BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 1429 Utiliser Dynamic en classe de seconde Nouveaux programmes Par École Alsacienne - 75006 Paris Gerard.AUSSEL@wanadoo.fr RÉSUMÉ Cet article présente quelques exemples d utilisation du logiciel «Dynamic», logiciel de simulation numérique, pour des TP de classe de seconde correspondant aux programmes actuels : Principe d inertie, Inertie et poids, Pourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas sur la Terre? Un deuxième article, présenté dans le prochain numéro, présentera quelques exemples de simulation «pour aller plus loin» : mouvement d un électron dans un champ électrique, dans un champ magnétique, d une particule dans un cyclotron. Ne disposant pas en temps voulu dans le cadre de l expérimentation des nouveaux programmes, du logiciel «INTERACTIVE PHYSICS» recommandé dans les commentaires d accompagnement de ce programme, je me suis souvenu d un logiciel de simulation en mécanique (Dynamic) présenté il y a quelques années dans le BUP par Jean WINTHER [1]. J avais assisté à la démonstration de ce logiciel de multiples fois à Montpellier au cours des Journées Informatique et Pédagogie des Sciences Physiques. Jacques PRIEUR auteur du logiciel et moi étions voisins pour présenter nos travaux. Un petit tour sur le site de l académie de Nantes (1) et je disposais d un outil de travail performant et gratuit parfaitement adapté aux recommandations du programme. 1. LE LOGICIEL DYNAMIC 1.1. Présentation du logiciel (par son auteur) Dynamic est un logiciel de mécanique permettant la simulation de mouvements et l étude d équilibres. Il permet ainsi d étudier l action d un ou de plusieurs champs (pesanteur, électrique, magnétique), l action de forces constantes au cours du temps (poids, réaction d un support, tension d un fil...), l action de forces variables au cours du temps (forces de frottements, tension d un ressort, force gravitationnelle, force électrique). Un (1) http://www.ac-nantes.fr utiliser ensuite le moteur de recherche pour trouver le logiciel.
1430 BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS éditeur graphique permet de réaliser le schéma de la situation physique étudiée. Un éditeur de texte permet de la commenter. Dynamic permet également l étude d enregistrements vidéo de mouvements, soit sous forme de fichiers avi, soit sous forme de séquences d images au format bmp, jpg... Le module de traitement d images permet aussi d étudier une chronophotographie, ou de déterminer la distance entre deux points d une photographie numérisée et de calculer ainsi une surface simple faisant intervenir cette distance. Niveaux d utilisation Lycée (seconde, première et terminale). Plusieurs possibilités d utilisations en cours : outil d illustration ; en TP : outil d investigation ; pour préparer des documents, pour corriger des exercices. 1.2. Prise en main du logiciel On trouvera sur le serveur de l UdP (2), en complément de cet article, un «mode d emploi» de prise en main du logiciel. Cette partie est destinée au lecteur, il est hors de question de faire cette présentation en classe ou dans le cadre d un TP. Sur sa feuille de travail l élève trouve au fur et à mesure les indications dont il a besoin. La prise en main du logiciel est très simple, l élève a besoin d être guidé pas à pas au cours de la première manipulation pour découvrir les commandes. Il devient tout de suite autonome car l interface particulièrement simple ne nécessite pas de long apprentissage. Beaucoup d élèves se débrouillent seuls dès la deuxième manipulation, quelques handicapés du clavier auront besoin de l aide du professeur ou se contenteront de l aide de leurs voisins pour progresser à leur rythme. 2. PREMIER EXEMPLE DE TP : PRINCIPE D INERTIE 2.1. Travail préparatoire à la séance de TP Comment un solide en mouvement prend-il de la vitesse? perd-il de la vitesse? Situation expérimentale Vous poussez sur votre table un objet, celui-ci glisse sur une courte distance puis s immobilise. Que s est-il passé quand l objet a été abandonné à lui-même? Notez votre réponse en utilisant si possible les mots vitesse et force. Suite à cette interrogation il apparaît nécessaire de rechercher le sens des mots et (1) http:///www.cnam.fr/hebergement/udp/ Utiliser Dynamic en classe de seconde (nouveaux programmes) BUP n o 837
BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 1431 expressions suivants. Ce travail préparatoire à la séance de TP est fait hors horaire scolaire par l élève qui consulte à sa guise, encyclopédies, manuels scolaires, recherche sur Internet, questionnement de ses camarades, éventuellement d un professeur au laboratoire. Masse Unité de masse Force Unité de force Inertie Vitesse Unité de vitesse Trajectoire rectiligne Trajectoire circulaire Trajectoire parabolique Trajectoire elliptique Quels sens donnez-vous au mot accélérer? Quels sens donnez-vous au mot freiner? Quel sens donnez-vous à la phrase : Il n y a pas besoin de force pour maintenir constante la vitesse d un mobile isolé sur une trajectoire rectiligne. Quel sens donnez-vous à la phrase : Il faut une force pour maintenir constante la vitesse d un mobile sur une trajectoire circulaire. 2.2. Le TP On se propose de vérifier vos hypothèses et celles de vos camarades en utilisant un logiciel de simulation. 2.2.1. Présentation rapide du logiciel Dynamic, limitée aux seuls outils que l élève va utiliser Au cours de ce travail que vous effectuez dans un monde fictif loin de tout astre, les masses n ont pas de poids. Une masse m placée en un point G reste sur place tant que vous ne lui appliquez ni force ni vitesse. Vous pouvez à tout moment effacer pour tester une autre hypothèse, réinitialiser le programme, il faut alors reprendre en totalité la configuration des paramètres que vous avez choisis. Il est donc indispensable de les noter pour garder un souvenir des conditions correspondant à vos observations.
1432 BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 2.2.2. Masse et vitesse En l absence de force, deux objets de masses différentes lancés à la même vitesse ont-ils le même mouvement? A l aide de la souris choisir l outil origine G, puis tracer les axes XY. Choisir l outil vitesse initiale et lui donner une valeur V o en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe x x de façon à avoir V = 6m/s o affiché à l écran, si vous n y arrivez pas vous pouvez modifier la valeur au clavier. Dans le menu {Initialiser - Vitesse - Modifier} taper la valeur de V 0 dans la boîte de texte en lui donnant la valeur de V 0 sur l axe OX et 0 sur l axe OY. Dans le menu {Initialiser - Paramètres} choisir dt lui donner la valeur 0,02 s ; choisir m lui donner la valeur 1 kg puis 10 kg. Dans le menu Trajectoire choisir Options. Sélectionner croix ou carré espacés. Puis dans Trajectoire choisir Tracés. Vous pouvez obtenir la valeur de la vitesse en chaque point en choisissant l outil vitesse et en pointant la souris sur l un des points tracés à l écran. Tracer plusieurs vecteurs vitesse. Que remarquez-vous? Que se passe-t-il quand vous changez la masse du mobile : changer de mode de représentation carrés ou croix et observer simultanément les deux trajectoires? Que Utiliser Dynamic en classe de seconde (nouveaux programmes) BUP n o 837
BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 1433 remarquez-vous? Comment pouvez-vous caractériser ce mouvement? Demander dans le menu {Fenêtre} la représentation de la fonction V () t. Comment x pouvez-vous caractériser cette fonction? 2.2.3. Masse et force Deux objets de masses différentes lancés avec la même force ont-ils le même mouvement? Quel est celui qui voit sa vitesse augmenter le plus vite? A l aide de la souris choisir l outil origine G, tracer les axes XY. Choisir l outil Force et lui donner une valeur F o en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe x x de façon à avoir F = 1N ; puis 4 N. x Dans le menu {Initialiser} choisir : dt et lui donner la valeur 0,02 s ; m et lui donner successivement les valeurs 1 kg, puis 10 kg pour chaque valeur de F. Dans le menu {Trajectoire} choisir : Option puis électionner croix espacées ou carrés espacés. Tracer. Vous pouvez obtenir la valeur de la vitesse en chaque point en choisissant l outil vitesse et en pointant la souris sur l un des points tracés à l écran. Noter les valeurs affichées. Que remarquez-vous? Comment pouvez vous caractériser ce mouvement? Demander dans le menu {Fenêtre} la représentation de la fonction V () t.comment x pouvez-vous caractériser cette fonction? 2.2.4. Masse, force et vitesse Pour rendre compte des observations faites sur le mobile lancé sur la table comment doivent être la force et la vitesse? La force et la vitesse ont même direction et même sens (est-il nécessaire d envisager cette situation) A l aide de la souris choisir l outil origine G, tracer les axes XY. Choisir l outil vitesse initiale et lui donner une valeur V o en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe x x de façon à avoir V = 2m/s, vous pouvez introduire cette o valeur au clavier dans le menu {Initialiser - Vitesse - Modifier} taper la valeur de V o. Choisir l outil Force et lui donner une valeur F o en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe x x de façon à avoir F = 1N ; puis 4 N. x
1434 BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS Dans le menu {Initialiser} choisir : dt et lui donner la valeur 0,02 s ; m et lui donner successivement les valeurs 1 kg, puis 10 kg. Dans le menu {Trajectoire} choisir : Option puis sélectionner croix espacées ou carrés espacés. Tracer. Vous pouvez obtenir la valeur de la vitesse en chaque point en choisissant l outil vitesse et en pointant la souris sur l un des points tracés à l écran. Que remarquez-vous? Que se passe-t-il quand vous changez la masse du mobile : changer de mode de représentation carrés ou croix? Comment pouvez-vous caractériser ce mouvement? La force et la vitesse ont même direction et sont de sens opposés A l aide de la souris choisir l outil origine G, tracer les axes XY. Choisir l outil vitesse initiale et lui donner une valeur V o en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe x x de façon à avoir V = 4m/s, vous pouvez introduire cette o valeur au clavier dans le menu {Initialiser - Vitesse - Modifier} taper la valeur de V o. Choisir l outil Force et lui donner une valeur F o en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe x x de façon à avoir F = 1N ; puis 4 N. x Dans le menu {Initialiser} choisir : dt et lui donner la valeur 0,02 s ; m et lui donner successivement les valeurs 1 kg, puis 10 kg. Dans le menu {Trajectoire} choisir : Arrêt pour choisir x = 2,00 e 1 m. Option puis sélectionner croix espacées ou carrés espacés. Tracer. Vous pouvez obtenir la valeur de la vitesse en chaque point en choisissant l outil vitesse et en pointant la souris sur l un des points tracés à l écran. Que remarquez-vous? Que se passe-t-il quand vous changez la masse du mobile : changer de mode de représentation carrés ou croix? En conservant V o et F constant observer la position du point où le mobile s immobilise pour repartir en arrière pour m = 1 kg et m = 10 kg. Si vous disposez de temps vous pouvez essayer d autres valeurs de m. Masse, force de frottement et vitesse La force est opposée et proportionnelle à la vitesse : c est une force de frottement. Utiliser Dynamic en classe de seconde (nouveaux programmes) BUP n o 837
BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 1435 A l aide de la souris choisir l outil origine G, tracer les axes XY. Choisir l outil vitesse initiale et lui donner une valeur V o en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe x x de façon à avoir V = 4m/s, vous pouvez introduire cette valeur o au clavier dans le menu {Initialiser - Vitesse - Modifier} taper la valeur de V o. Dans le menu {Force - Définir - Frottement fluide} choisir un coefficient de 0,2. Dans le menu {Initialiser} choisir : dt et lui donner la valeur 0,02 s ; m et lui donner la valeur 10 kg. Dans le menu {Trajectoire} choisir : Option puis sélectionner croix espacées ou carrés espacés. Tracer : interrompre les calculs quand le mobile n avance plus. Que remarquez-vous? Vous pouvez obtenir la valeur de la vitesse en chaque point en choisissant l outil vitesse et en pointant la souris sur l un des points tracés à l écran. Que remarquez-vous? Expliquer pourquoi le mobile ne revient plus en arrière. 3. DEUXIÈME EXEMPLE DE TP : INERTIE ET POIDS 3.1. Travail préparatoire à la séance de TP : Quel est le rôle de la table? Vous poussez sur votre table un objet, celui-ci glisse sur une courte distance puis arrivé au bord de la table tombe sur le sol avec une trajectoire de forme parabolique. Que se passe-t-il, quand l objet abandonné à lui-même quitté la table? Notez votre réponse en utilisant si possible les mots vitesse et force. Suite à cette interrogation il apparaît nécessaire de rechercher le sens des mots et expressions dans le tableau ci-après. Ce travail préparatoire à la séance de TP est fait hors horaire scolaire par l élève qui consulte à sa guise, encyclopédies, manuels scolaires, recherche sur Internet, questionnement de ses camarades. 3.1.1. Rechercher le sens des mots et expressions suivants Pesanteur Poids Inertie Qu est ce que l attraction universelle? Qu est ce qu une action mécanique?
1436 BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS Quelles sont les actions mécaniques qui modifient le mouvement d un ballon après un tir au but? Donner un exemple d action mécanique à distance. Donner un exemple d action mécanique de contact localisée. Donner un exemple d action mécanique de contact répartie. Quand vous dites lourd faites-vous référence à une masse ou à une force? 3.2. Le TP 3.2.1. Présentation rapide du logiciel Dynamic, limitée aux seuls outils que l élève va utiliser Plaçons-nous dans le champ de pesanteur g. Dans le menu {Champ} choisir g. Au cours de ce travail que vous effectuez sur Terre, les masses ont un poids. Une masse m placée en un point G est soumise à une force d intensité P = m.g. Dans une première approche cette force ne sera pas représentée. Le vecteur g nous rappelle la proximité de notre Terre. Masse et Vitesse A l aide de la souris choisir l outil origine G, puis tracer les axes XY. Choisir l outil vitesse initiale et lui donner une valeur V o en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe x x de façon à avoir V = 4 m/ s. o Dans le menu {Initialiser - Vitesse - Modifier} taper la valeur de V 0 dans la boîte de texte en lui donnant la valeur V 0 sur l axe OX et 0 sur l axe OY, affiché à l écran, si vous n y arrivez pas vous pouvez modifier la valeur au clavier. Dans le menu {Initialiser} choisir :` dt lui donner la valeur 0,02 s ; Utiliser Dynamic en classe de seconde (nouveaux programmes) BUP n o 837
BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 1437 m lui donner la valeur 2 kg puis 10 kg. Dans le menu {Trajectoire} choisir : Option puis sélectionner croix espacées ou carrés espacés. Tracer. Que se passe-t-il quand vous changez la masse du mobile : changer de mode de représentation carrés ou croix et superposer les deux trajectoires? Comment pouvez vous caractériser ce mouvement? La masse m est-elle soumise à une force? Quelle est la direction de cette force, quel est son sens? Quel est son rôle? 3.2.2. Comme dans le TP précédent appliquez à la masse m une force constante verticale F de mesure 5N perpendiculaire à la vitesse V o Dans le menu {Champ} supprimer le champ de pesanteur g. A l aide de la souris choisir l outil origine G, tracer les axes XY. Choisir l outil Force et lui donner une valeur F en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe y y de façon à avoir P y. Choisir {Force - Modifier} Nom de la force à modifier pour ajuster à sa valeur exacte la composante F = 5N. Le y logiciel fixe alors l échelle de représentation. Choisir l outil Vitesse et lui donner une valeur V x en pointant la souris sur le point G et en tirant «le vecteur» selon l axe x x de façon à avoir V x. Choisir {Initialiser - Vitesse - Modifier} pour ajuster à sa valeur exacte la composante V x. Le logiciel fixe alors l échelle de représentation.
1438 BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS Dans le menu {Initialiser} choisir : dt et lui donner la valeur 0,02 s ; m et lui donner successivement les valeurs 1 kg puis 10 kg. Dans le menu {Trajectoire} choisir : Option puis sélectionner croix espacées ou carrés espacés. Tracer Que remarquez-vous? Que se passe-t-il quand vous changez la masse du mobile : changer de mode de représentation carré ou croix? Que se passe-t-il si la masse devient très faible? Que se passe-t-il si la masse devient très grande? Comment pouvez-vous caractériser ce mouvement? 3.2.3. Appliquez à la masse m une force constante verticale P de mesure m.g proportionnelle à la masse m A l aide de la souris choisir l outil origine G, tracer les axes XY. Reprendre le processus précédent en adaptant la mesure de la force P au poids de la masse que vous utilisez. Pour la force de pesanteur P = m.g avec m = 10 kg puis 1 kg et g = 981m/s, 2.Choisir l outil Force et lui donner la valeur P calculée P = m.g. Que remarquez-vous? Que se passe-t-il quand vous changez la masse du mobile : changer de mode de représentation carré ou croix et superposer les deux trajectoires? Que se passe-t-il si la masse devient très faible? Que se passe-t-il si la masse devient très grande? Demander dans le menu {Fenêtre} la représentation de la fonction V () t puis V () t. Comment pouvez-vous caractériser ces fonctions? 3.2.4. Comment retrouver une trajectoire horizontale et un mouvement rectiligne uniforme? Pour retrouver une trajectoire horizontale il faut exercer une force opposée au vecteur poids de façon à annuler son effet. Reprendre le paramétrage précédent. Ajouter une force verticale F opposés à P ; F = P = m.g. Que remarquez-vous? 3.2.5. Comment retrouver une trajectoire horizontale et l arrêt du mobile? Reprendre le paramétrage précédent. Ajouter une force verticale F opposée à P ; Utiliser Dynamic en classe de seconde (nouveaux programmes) BUP n o 837
BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 1439 F = P = m.g. On ajoute une force de frottement opposée à la vitesse. Que remarquezvous? 4. TROISIÈME EXEMPLE DE TP : POURQUOI LA LUNE NE TOMBE-T-ELLE PAS SUR TERRE? 4.1. Travail préparatoire à la séance de TP 4.1.1. Rechercher le sens des mots et expressions suivants Interaction de contact (donner des exemples) Interaction à distance (donner des exemples) Nature de l interaction entre le Soleil et les planètes Nature de l interaction entre la Terre et la Lune Nature de l interaction entre la Terre et un objet en chute libre (au voisinage de la Terre) Dans les trois interactions ci-dessus, quels sont les paramètres physiques intervenant dans la norme de la force mise en œuvre Satellite Mise en orbite Satellite géostationnaire Satellites naturels Connaissez-vous un satellite naturel de la Terre? Préciser sa période, son altitude et sa trajectoire Le soleil a-t-il des satellites naturels? 4.1.2. Effectuer une recherche sur Internet Effectuer une recherche sur Internet pour déterminer les caractéristiques : de la lune ; des satellites terrestres Spot et Météosat (masse, altitude, période, utilité, etc.). Voir les sites : http://www.chez.com/satellites/ - voir satellites Et : http://www.spotimage.fr/accueil/system/welcome.htm - voir les satellites Spot.
1440 BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 4.2. Le TP 4.2.1. Mouvement de chute d un objet lâché sans vitesse initiale au voisinage du sol Plaçons-nous dans le champ de pesanteur G, pour cela dans le menu déroulant {Champ} choisir g. Toute masse m placée dans ce champ a un poids P = m.g. A l aide de la souris choisir l outil origine G en haut de l écran, puis tracer les axes XY. Choisir dans le menu déroulant {Trajectoire - Croix espacées} ; puis dans le menu déroulant {Trajectoire} demander le tracé. Que se passe-t-il quand vous changez la masse du mobile : changer de mode de représentation carrés ou croix? Comment pouvez-vous caractériser ce mouvement? La masse m est-elle soumise à une force? Quelle est la direction de cette force, quel est son sens? Quelle est l action de cette force sur la vitesse du mobile : faire quelques mesures de V? 4.2.2. Que se passe-t-il si on supprime la force qui agit sur le mobile en mouvement? Rester dans le champ de pesanteur : pour cela dans le menu déroulant {Champ} choisir g. Toute masse m placée dans ce champ a un poids P = m.g. A l aide de la souris choisir l outil origine G en bas de l écran, puis tracer les axes XY. Choisir une vitesse initiale V o pour que le mobile ait une trajectoire parabolique. Choisir dans le menu déroulant {Trajectoire - Croix espacées} ; puis dans le menu déroulant {Trajectoire} demander le tracé. Ne pas effacer. Choisir dans le menu déroulant {Trajectoire - carrés espacés} ; puis dans le menu déroulant {Trajectoire} demander le tracé. Attention vous allez stopper le tracé quand le mobile passe au voisinage du sommet et commence de retomber. Le bouton stopper est en bas de l écran. Faire attention, il y a trois boutons : stopper, relancer et fin. Le tracé s arrête, aller dans le menu {Champ} choisir supprimer. Relancer le tracé par le bouton relancer en bas de l écran. Comment pouvez-vous caractériser ce mouvement? Quelle est la direction de cette force, quel est son sens? Quelle est l action de cette force sur la vitesse du mobile : faire quelques mesures de V puis observer le graphe V () t? y Que devient le mouvement quand vous supprimez la force F? Supprimer la gravité et utiliser l outil force. A l aide de la souris choisir l outil origine G en bas de l écran, puis tracer les axes XY. Choisir une force F pour que le Utiliser Dynamic en classe de seconde (nouveaux programmes) BUP n o 837
BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 1441 mobile se déplace : vous pouvez en choisir une horizontale. Choisir dans le menu déroulant {Trajectoire - Croix espacées} ; puis dans le menu déroulant {Trajectoire} demander le tracé. Mesurer la vitesse en plusieurs points. Ne pas effacer. Choisir dans le menu déroulant {Trajectoire - Carrés espacés} ; puis dans le menu déroulant {Trajectoire} demander le tracé. Attention vous allez stopper le tracé quand le mobile a parcouru environ un tiers de l écran. Le bouton stopper est en bas de l écran. Faire attention, il y a trois boutons : stopper, relancer et fin. Le tracé s arrête, aller dans le menu {Force} choisir supprimer. Relancer le tracé par le bouton relancer en bas de l écran. Comment pouvez-vous caractériser ce mouvement? Quelle est la direction de cette force? Quel est son sens? Quelle est l action de cette force sur la vitesse du mobile : faire quelques mesures de V puis observer le graphe V () t? x Que devient le mouvement quand vous supprimez la force F? 4.2.3. Que se passe-t-il loin du sol, hors de l atmosphère, en un lieu ou se déplacent les satellites? Que pensez-vous de la pesanteur dans cette situation? Le satellite a-t-il un poids? Placez-vous à grande distance du sol, à 42 400 km du centre de la Terre, pour cela dans le menu {Fichier - Ouvrir} ouvrir le fichier Satellit.dat. Les conditions de l étude sont initialisées au chargement du fichier ; les noter. Le dt entre deux points a été initialisé à 20 s (le vérifier dans la partie valeurs en bas à gauche de l écran). On admettra que l objet est à la verticale d un point situé sur l équateur et que la vue correspond à une vue du système, l observateur étant placé à la verticale du pôle nord terrestre. On se propose de modifier la vitesse initiale de l objet pour voir la nature de son mouvement. Dans le menu {Initialiser - Vitesse - Modifier} modifier la vitesse initiale telle que V = 0 et V = 0(m/s). Dans le menu {Trajectoire - Tracé} observer le mouvement de l objet (noter le résultat). Questions Quelle est la trajectoire de l objet? Comment évolue sa vitesse au cours du temps? L objet tombe-t-il sur le point à la verticale duquel il se trouvait au départ? (faire un schéma si nécessaire). Quelle(s) est (sont?) la (les?) force(s) appliquée(s) sur l objet pendant la chute d après le logiciel?
1442 BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS N y a-t-il pas eu force existant lors de la chute non prise en compte par le logiciel? 4.2.4. Comment rendre la trajectoire circulaire autour de la Terre Dans le menu {Fichier - Ouvrir} recharger le fichier Satellit.dat pour se retrouver dans les conditions initiales de l étude. Dans le menu {Initialiser - Vitesse - Modifier} modifier la vitesse initiale telle que V = 0 et V = 1000 (m/s). Dans le menu {Trajectoire - Tracé} observer le mouvement de l objet (noter le résultat). Recommencer (ne pas oublier dans chaque cas de recharger le fichier pour avoir toujours les mêmes conditions initiales V = 0 et V = 1000 (m/s). Recommencer (ne pas oublier dans chaque cas de recharger le fichier pour avoir toujours les mêmes conditions initiales V = 0 et V = 2000 (m/s). Recommencer (ne pas oublier dans chaque cas de recharger le fichier pour avoir toujours les mêmes conditions initiales V = 0 et V = 3000 (m/s). Questions Comment est la trajectoire de l objet pour la dernière étude (V = 0 et V = 3000 )? A vrai dire, la trajectoire est rigoureusement circulaire pour (V = 0 et V = 3080 ), faire tracer la trajectoire pour ces valeurs et arrêter la simulation après un tour (la courbe observée ne paraîtra pas circulaire à cause du logiciel et de la représentation graphique). Noter alors le temps t (en seconde puis en jour) mis par l objet pour faire un tour. Comment se déplace l objet par rapport au point situé sur Terre sur le même rayon au départ du mouvement? Quel peut être l intérêt d une telle situation? 4.2.5. Influence de la masse de l objet Dans le menu {Fichier - Ouvrir} recharger le fichier Satellit.dat pour se retrouver dans les conditions initiales de l étude. Dans le menu {Initialiser - Vitesse - Modifier} modifier la vitesse initiale telle que V = 0 et V = 3080 (m/s). Dans le menu {Initialiser - Paramètre - Masse} mettre la valeur m = 1 kg. Dans le menu {Trajectoire - Tracé} observer le mouvement de l objet (noter le résultat). Questions Le mouvement de l objet satellisé dépend-il de sa masse? Quel peut être l inconvénient d avoir un objet à satelliser de masse trop importante? Utiliser Dynamic en classe de seconde (nouveaux programmes) BUP n o 837
BULLETIN DE L UNION DES PHYSICIENS 1443 4.2.6. Influence de la distance de l objet à la Terre Dans le menu {Fichier - Ouvrir} recharger le fichier Spot.dat. Observer le mouvement du satellite Spot. Noter les paramètres. Si on diminue l altitude du satellite, faudra-t-il donner une vitesse plus grande ou plus petite que V = 3080 m /s observée pour y le satellite précédent? La Lune décrit une orbite circulaire centrée sur la Terre à une distance d environ 360 000 km du centre de la Terre (environ soixante fois le rayon terrestre) et met vingt-huit jours (environ pour faire un tour), calculer sa vitesse sur son orbite. Ce résultat est-il cohérent avec l étude précédente? CONCLUSION Un objet qui tombe sur Terre et la Lune qui gravite autour de la Terre sont-ils soumis à la même force? Quelle est la condition qui fait que leur mouvement est différent? Dans un article publié le mois prochain, nous présenterons quelques exemples permettant «d aller plus loin» avec le logiciel Dynamic, au-delà de la classe de seconde. BIBLIOGRAPHIE [1] WINTHER Jean. Présentation du logiciel Dynamic dans le BUP. [2] PRIEUR Jacques. Logiciel Dynamic.