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Chute libre #1

 
Ages
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Cette simulation propose la chronophotographie d'une chute libre avec en arrière plan la référence historique à l'expérience de Galilée (1564 - 1642) qui se déroula selon la légende à Pise en 1602.

Une boule est lâchée sans vitesse initiale du haut de la tour. Pour le modèle physique de la chute libre, il est convenu que tout autre force que la gravité est ignorée/négligée. Cette simulation, tout comme les travaux de Galilée, ignore donc les forces de frottements et la poussée d'Archimède qui pourtant ne sont pas si négligeables que cela.

Les photographies sont prises à des intervalles de temps égaux. Les distances croissantes entre chaque prise de vue permettent d'étudier l'augmentation de la vitesse au cours du temps. C'est un mouvement uniformément accéléré.

Cliquer sur le bouton 'lecture' pour laisser tomber et sur 'pause' pour stopper le mouvement.

Survoler chaque balle pour afficher l'instant de sa prise de vue.

Cliquer sur le bouton de droite pour imprimer l'image courante.

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  • Etudier la chute libre d'un corps lâché sans vitesse initial.
  • Tracer un tableau de mesure et calculer la vitesse moyenne à différents instants.
  • Montrer que l'accélération est une constante (9,8 m.s-2)

Scénario pédagogique - Télécharger

Ce scénario pédagogique a pour objectif d'établir un tableau de mesures afin de calculer la vitesse moyenne à différents instants. Ce calcul pourra servir d'introduction à la notion d'accélération et de vitesse instantanée, si ces notions sont au programme, 

Guider la classe dans la méthode:

  1. Comment estimer la vitesse de la boule à un certain instant ? Quelle est la formule de la vitesse moyenne ?
  2. Quel repère utiliser ?
  3. Faire le relevé sous la forme d'un tableau à partir des données de la simulation.
  4. Calculer la vitesse moyenne pour différents instants et commenter.
  5. Imprimer ou dessiner l'expérience de la simulation et tracer quelques vecteurs vitesses.

Optionnel: Pour aborder la notion de vitesse instantanée et d'accélération:

  1. Augmenter la fréquence de la stroboscopie à 6 image/sec. reprendre le calcul de la vitesse pour une instant t déjà calculé précédemment. Commenter le résultat. Introduire la vitesse instantanée comme la limite du calcul de la vitesse moyenne entre deux instants de plus en plus proche.
  2. À partir d'une portion de tableau des vitesses moyennes, calculer l'accélération moyenne pour trois instants. Commenter
  3. Tracer le graphe y=f(t), v=f'(t) et a=f''(t) et commenter les courbes.

Remarques: L'origine des temps t=0 est l'instant quand commence la chute (Au clic sur le bouton lecture).

En ce qui concerne le repère pour effectuer la mesure, le curseur glissant proposé dans la simulation permet de mesurer les altitudes avec une origine des altitudes prise au niveau du sol. Le relevé initial du tableau à donc pour valeur:

t=0s ; y=49,6m

Il aurait pu être judicieux de faire un changement de repère avec un axe y pointant vers le bas et ayant pour origine y=0 la position de la boule à t=o. Dans ce cas, la mesure de la distance parcourue est immédiate et le point de mesure initial aurait été:

t=0s , y=0m 

Ces deux systèmes de coordonnées sont acceptables pour réaliser les calculs de vitesses.