Document élève 1/5 Nom : Prénom : Classe : Date : Objectifs : Physique Chimie Thème : La Pratique du Sport ETUDE DU MOUVEMENT D UNE BALLE DE TENNIS DE TABLE - Savoir que le mouvement d un corps est caractérisé par sa trajectoire et sa vitesse. - Réaliser et exploiter des enregistrements vidéo pour analyser des mouvements. Jordan est un bon joueur de tennis de table et connait les effets d une balle coupée ou en topspin. La trajectoire d une balle coupée plonge vers le bas et sa vitesse diminue alors qu une balle en topspin a une trajectoire parabolique et sa vitesse augmente. Scientifique dans l âme, il aimerait vérifier ces informations lors d un entrainement à l aide d un enregistrement vidéo. Toutefois, n étant pas très à l aise avec l outil informatique (on ne peut pas être bon partout) ni avec le logiciel permettant de faire l analyse du mouvement, il décide de réaliser l enregistrement de plusieurs mouvements simples de la balle de tennis de table. Il pourra alors se familiariser avec le matériel avant de passer à des études de mouvements plus complexes par la suite. ACTIVITÉ 1 : Comment caractériser le mouvement du centre d une balle de tennis de table qui roule sur une table? Pour répondre à cette interrogation, on se propose de visualiser la vidéo d une balle de tennis de table qui roule sur une table. Cette vidéo sera intitulée «video1». 1. Expérience Fixer la webcam à l aide d un Weebcam support statif et d une noix à une 50 cm cinquantaine de centimètres au Table dessus de la table sur laquelle la balle de tennis de table sera mise en mouvement. Réaliser l acquisition vidéo et l ouvrir avec le logiciel AVISTEP afin d obtenir la chrono-ponctuation observée ci-dessous en pointant le centre de la balle. Support PIERRON 2011 Etude d un mouvement (page 1)
Document élève 2/5 2. Exploitation de la chrono-ponctuation et détermination du mouvement du centre de la balle de tennis de table Dans quel référentiel se trouve la webcam?... Quelle est la trajectoire du centre de la balle de tennis de table?... A l aide du menu «Résultats» et de la rubrique «Variations en fonction du temps», obtenir du logiciel qu il représente graphiquement la valeur de la vitesse en fonction du temps. Représenter dans le cadre ci-contre le graphique obtenu : Comment évolue la valeur de la vitesse au cours du temps?... Quelle est la valeur de cette vitesse?...... Jordan aimerait vérifier la valeur de cette vitesse uniquement à partir de la chrono-ponctuation. Il décide alors d utiliser la relation lui permettant de calculer la vitesse v d un point d un objet : d v t avec : d : distance parcourue par ce point (exprimée en mètre (m)) ; Δt : durée du parcours (exprimée en seconde (s)) ; v : vitesse en mètre par seconde (m.s -1 ). PIERRON 2011 Etude d un mouvement (page 2)
Document élève 3/5 Mesurer sur la chrono-ponctuation la distance séparant le centre de la première position de la balle de tennis de table et la dernière position. On appelle d chrono cette distance.... Cette distance mesurée sur la feuille de TP n est pas la distance «d» réellement parcourue par le centre de la balle sur la table. Il est nécessaire de se servir de la toise (la flèche de 20,0 cm dessinée sur la table) et d effectuer une proportionnalité afin de connaître la distance parcourue réellement par le centre de cette balle entre ces deux positions extrémales. - Compléter le tableau de proportionnalité suivant : Distances mesurées sur la chrono-ponctuation (mm) Taille de la toise : d Toise =. Distance entre les positions extrémales du centre de la balle : d chrono = Distances réelles (mm) Toise : 20,0 cm soit 200 mm d = - Exprimer «d» en mètre. - Pourquoi Jordan a-t-il pris la peine de mesurer la distance parcourue par le centre de la balle entre la première et dernière position et pas uniquement la distance plus courte entre deux positions successives? - Sachant que la webcam a filmé la scène à 30 images par seconde, déterminer la durée qui s écoule entre deux images consécutives qui correspond en fait à deux positions consécutives du centre de la balle. On note Δt 1 cette durée. - Déterminer maintenant la durée qui s écoule lorsque le centre de la balle passe de la première position enregistrée sur le document à la dernière. On note Δt cette durée. - Calculer la valeur de la vitesse du centre de la balle de tennis de table et comparer-la à celle trouvée grâce au logiciel. 3. Conclusion Pour décrire le mouvement d un objet, il faut connaître sa trajectoire ainsi que l évolution de sa vitesse. Compléter la conclusion ci-dessous : La trajectoire du centre de la balle de tennis de table est. La vitesse du centre de la balle est... Le mouvement du centre de la balle est.. PIERRON 2011 Etude d un mouvement (page 3)
Document élève 4/5 ACTIVITÉ 2 : Comment peut-on caractériser le mouvement du centre d une balle de tennis de table qui passe le filet? Pour répondre à cette interrogation, on se propose de visualiser la vidéo d une balle de tennis de table qui sera lancée avec une vitesse initiale faisant un angle d une cinquantaine de degré avec l horizontal. Cette vidéo sera intitulée «video2». 1. Expérience Fixer la webcam à l aide d un support statif et d une noix à la même hauteur que la toise qui sera une flèche de 20,0 cm. L axe optique de la webcam doit être perpendiculaire au plan de la trajectoire et centré sur la trajectoire. Réaliser l acquisition vidéo et l ouvrir avec le logiciel AVISTEP afin d obtenir la chrono-ponctuation observée ci-dessous en pointant le centre de la balle. 2. Exploitation de la chrono-ponctuation et détermination du mouvement du centre de la balle de tennis de table - Dans quel référentiel se trouve la webcam? - Quelle est la trajectoire du centre de cette balle de tennis de table? PIERRON 2011 Etude d un mouvement (page 4)
Document élève 5/5 A l aide du menu «Résultats» et de la rubrique «Variations en fonction du temps», obtenir du logiciel qu il représente graphiquement la valeur de la vitesse en fonction du temps. Représenter ce graphique dans le cadre ci-dessous : - Comment évolue la valeur de la vitesse au cours du temps? 3. Conclusion Compléter la conclusion ci-dessous : La trajectoire du centre de la balle de tennis de table est... La vitesse du centre de la balle est. entre les instants t = 0 s et t = 0,34 s. Le mouvement du centre de la balle est... La vitesse du centre de la balle est.. au-delà de l instant t = 0,34 s. Le mouvement du centre de la balle est.. PIERRON 2011 Etude d un mouvement (page 5)