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Lancer vertical d’une balle
Bonsoir, je suis bloqué sur un long exercice de physique ou j'ai de temps en temps quelques pistes. Voici l'énoncé:
Une balle est lancée verticalement vers le haut à 1,5 m au dessus du sol avec une vitesse initiale v0 (vecteur)
On étudie le mouvement de la balle complétement libérée de l'action de la main du lanceur. L'origine des dates (t=0s) est associée à ce mouvement.
On choisit le centre d'inertie de la balle comme origine des axes. L'axe Ox est horizontal et orienté vers la droite et l'axe Oy vertical et orienté vers le haut. Les frottements de l'air sont négligés.
1faire le schéma de la situation en y plaçant le repère (O;x,y)et vO
2 en utilisant la deuxième loi de Newton , déterminer les caractéristiques du vecteur accélération
J'ai mis: D'après la deuxième loi de newton appliquée au système (balle) dans le référentiel terrestre considéré comme galiléen on a Fext=m*a , le sens vers le haut , la direction vertical , le point d'application le centre de la balle et la taille ?
3schématiser sans se soucier de l'échelle les vecteurs V et a lors de la phase ascendante et descendante.
4 Qualifiez la vitesse et l'accélération de la balle au point le plus haut de sa trajectoire
J'ai mis: la vitesse est nulle et l'accélération est nulle.
5 a l'aide de la courbe suivante :
A quelle date la balle est au sommet de la trajectoire ? J'ai mis à environ 0,525 s
A quelle date la balle touche-t-elle le sol ? J'ai mis à environ 1,05s
6 À l'aide des fonctionnalités du logiciel on trace aussi vy(T)
A expliquer comment on a pu obtenir vy(t) a partir de y(t)?
B À partir du graphe vy(t) déterminer la valeur de la vitesse de la balle lorsqu'elle est au sommet de la trajectoire? J'ai mis environ 0,525 ce qui est cohérent avec la question 4
C expliquer ce que signifie le changement de signe vy?
7 À partir de l'exploitation d'un des graphiques déterminer la valeur accélération de la balle ?
8 Comment peut on qualifier le mouvement de la balle ?rectiligne uniforme ?
Merci d'avance !
Bonsoir,
1. Je ne vois pas le repère sur le schéma, ce qui est primordial en plus de :
- la définition du système ;
- le choix du référentiel d'étude
2. A reprendre, le sens du vecteur accélération n'est pas vers le haut au cours du temps. Je te conseille de prendre le temps d'étudier attentivement cette fiche : 
Mouvement d'un projectile dans le champ de pesanteur
3. Que proposes-tu ?
4. Ce que tu écris est faux et la fiche va t'aider à t'en convaincre (de même que le tracé du vecteur vitesse et du vecteur accélération à ce point !).
5. OK
6. A. Utiliser la fiche
B. C'est faux et tu n'expliques pas ton raisonnement pour y parvenir. De même, un résultat sans unité n'a aucun sens physique : c'est quoi ton 0,525 ? Une vitesse ? Un temps ? Autre chose ?
C. Proposition après avoir lu attentivement la fiche ?
7. En revenir à la définition de l'accélération en fonction de la vitesse et se souvenir des caractéristiques du vecteur accélération en question 2.
8. Non : rectiligne = trajectoire qui suit une droite. Est-ce vraiment le cas ici quand on voit l'équation de la trajectoire ?
Pour la question 1 j'ai fais ceci :
Pour la 2 , avec le schéma je vois que le sens n'est pas vers le haut mais vers la droite.
La troisième j'ai fais ceci sans grande conviction :
La quatrième : La vitesse est nulle et l'accélération est constante vers le bas
La 6a je vois pas trop…
La 6b la valeur de la vitesse de la balle lorsqu'elle est au sommet de la trajectoire et de 5 m/s en effet je me place sur l'axe des ordonnées.
6c le changement de signe est du à a(0;-g) P=m*a -> -m*gj=ma -> -gj=a
7 si l'accélération est positive alors la vitesse augmente ?
8 le mouvement de la balle se rapproche d'un mouvement rectiligne circulaire
1. OK pour l'origine et les axes du repère, en revanche je ne comprends pas pour quelle raison tu ne recopies pas la courbe y = f(x) pour tracer le vecteur vitesse à l'état initial (même si cela n'est pas demandé).
Pourquoi ta trajectoire du mouvement ne commence pas à l'origine du repère ?
2. Encore une fois, il faut expliquer ce que tu fais :
- système ?
- référentiel ?
- bilan des forces (c'est quoi "f" et "P") ?
Et si la bonne réponse "à droite" était la bonne pour le sens du vecteur accélération, cela serait vérifié par ton schéma représentant la résultante des forces appliquées au système, ce qui n'est pas le cas ...
Par ailleurs, je t'invite à relire l'énoncé sur les hypothèses fournies dans l'énoncé :
Les frottements de l'air sont négligés.
3. Non ... Tu as représenté des forces hypothétiques appliquées au système (qui sont à revoir d'ailleurs, cf. remarque à la question 2).
Quelles sont les caractéristiques d'un vecteur vitesse ? Tu peux relire cette fiche de cours à ce sujet :
Décrire un mouvement
4. Hélas non, la lecture assidue des deux fiches fournies devrait t'aider à en prendre conscience.
6. a. Il suffit de revenir à la définition d'une accélération, cf. la deuxième fiche fournie
b.Tu ne justifies pas ce que tu fais.
c. A reprendre, tu as commis des erreurs de signe et tu n'expliques pas ce que tu fais ! Mais tu peux faire plus simple avec le tracé des vecteurs vitesse en phase ascendante, au sommet et en phase descendante.
7. Non, revenir à la définition de l'accélération.
8. Rectiligne et circulaire
? Donc la trajectoire du mouvement est à la fois une droite et un cercle ?!
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Tu ne me donnes pas du tout l'impression d'avoir pris le temps de lire la première fiche que je t'avais fournie :
Mouvement d'un projectile dans le champ de pesanteur
Si tu n'accordes pas un temps suffisant pour apprendre les notions du cours, tu n'arriveras pas à faire cet exercice.
Bonjour, je tiens à m'excuser de l'absence. J'ai tenté de reprendre cet exercice et voici ce que j'ai fait :
Voici le schéma question 1 et 3
Les caractéristiques du vecteur vitesse sont : sa direction est tangente à la trajectoire et son sens correspond à celui du mouvement.
Je fais la même chose pour le vecteur a ?
2 le système c'est la balle on est dans un référentiel terrestre considéré comme galiléen, le bilan des forces correspond au poids uniquement car les frottements de l'air sont négligés. En suivant le sens du vecteur V0 je peux dire qu'il est orienté vers le haut à droite ?
4 La vitesse est maximale est l'accélération est nulle ?
6a À partir de la définition de l'accélération nous savon comment on a pu obtenir vy(t) à partir de y(t). En effet l'accélération caractérise la variation de la vitesse au cours du temps. De plus , le vecteur accélération instantanée est défini comme la dérivée du vecteur vitesse par rapport au temps.
6b Je me place au sommet de l'ordonnée de la courbe et je regarde la valeur indiquée sur l'axe des origines et j'observe environ 5m/s.
6c Vu que les frottements de l'air sont négligés il ne reste que le poids : P=m*g
F=ma
P=ma
-mg=ma
-g=a
a=-g
Le changement de signe s'observe également à travers les vecteurs vitesse.
7 Je calcul la variation de la vitesse ?
8 Le mouvement de la balle est circulaire uniforme.
Bonjour,
Les caractéristiques du vecteur vitesse sont : sa direction est tangente à la trajectoire et son sens correspond à celui du mouvement. Oui c'est ça !
Je fais la même chose pour le vecteur a ? Non ! Tu écris plus bas en exploitant la deuxième loi de Newton que la composante de l'accélération suivant l'axe (Oy) est "-g", quelles sont donc ses caractéristiques :
- point d'application ?
- ligne d'action ?
- sens ?
- valeur ?
2 le système c?est la balle on est dans un référentiel terrestre considéré comme galiléen, le bilan des forces correspond au poids uniquement car les frottements de l?air sont négligées. OK
En suivant le sens du vecteur V0 je peux dire qu?il est orienté vers le haut à droite ? Hors sujet avec la question posée : c'est le raisonnement que tu déroules à la question 6. c. qui est attendu ici. Et c'est de cette façon que tu démontreras que le vecteur accélération est vers le haut (j'ai fait une faute d'inattention plus haut)
4 La vitesse est maximale et l?accélération est nulle ?
OK pour l'accélération, en revanche la vitesse sera minimale en ce point
6a À partir de la définition de l?accélération nous savon comment on a pu obtenir vy(t) à partir de y(t). En effet l?accélération caractérise la variation de la vitesse au cours du temps.
De plus , le vecteur accélération instantanée est défini comme la dérivée du vecteur vitesse par rapport au temps.
Pourquoi te te compliques la vie ? Quelle est la définition de la vitesse en fonction de la position du système au cours du temps ?
6b Je me place au sommet de l?ordonnée de la courbe et je regarde la valeur indiquée sur l?axe des origines et j?observe environ 5m/s.
Si on étudie le graphique vy(t), on constate que la composante de la vitesse suivant (Oy) est nulle au sommet de la trajectoire. En revanche, tu n'expliques pas du tout ton raisonnement pour la composante suivant (Ox) (mais pas si sûr qu'on demande de la déterminer)
6c Vu que les frottements de l?air sont négligés il ne reste que le poids : P=m*g
F=ma
P=ma
-mg=ma
-g=a
a=-g
Non, à utiliser pour répondre à la question 2 mais sans confondre les vecteurs et les valeurs de ces vecteurs
Le changement de signe s?observe également à travers les vecteurs vitesse. C'est-à-dire ? Utilise ton schéma avec les tracés des vecteurs vitesse en phase ascendante et descendante
7 Je calcul la variation de la vitesse ?
L'accélération a une composante non nulle uniquement suivant (Oy), donc on sait par définition que ay (= composante suivant (Oy) ) = dvy/dt.
Avec le graphique, tu peux déterminer la pente de la droite, à quoi correspond-elle ?
8 Le mouvement de la balle est circulaire uniforme. Non et non ... Ta trajectoire ressemble-t-elle à un cercle ?! Et, de par ton raisonnement pour certaines questions, ta vitesse est-elle constante au cours du mouvement ?
Les caractéristiques : -centre de la balle (point d'application)
-tangente à la trajectoire (direction)
-sens du mouvement (sens)
-(-g) (valeur)
6a Un point est immobile si la vitesse est nulle alors qu'un point est en mouvement si la vitesse est non nulle donc la vitesse permet d'exprimer l'évolution de la position au cours du temps.
6c Le changement de signe de vy signifie que la vitesse en phase descendante à diminuer.
7 Nous savons que l'accélération a=-g donc a(ax=0)
(Ay=-g)
Donc la valeur de l'accélération de la balle est de -9,81
8 La vitesse est constante au cours du mouvement que l'on peut qualifier de curviligne (parabolique) uniforme.
Les caractéristiques : -centre de la balle (point d'application) ok
-tangente à la trajectoire (direction) c'est faux et incohérent avec ton application de la deuxième loi de Newton !
-sens du mouvement (sens) : réponse ?
-(-g) (valeur) : a = g en norme de vecteur, le signe est dû à la projection du vecteur accélération suivant l'axe (Oy), ce qui te donne une autre indication
6a Un point est immobile si la vitesse est nulle alors qu'un point est en mouvement si la vitesse est non nulle donc la vitesse permet d'exprimer l'évolution de la position au cours du temps.
Tu ne réponds toujours pas à ma question qui est de me définir la vitesse d'un point en fonction de sa position dans un repère (cf. la fiche) ...
6c Le changement de signe de vy signifie que la vitesse en phase descendante à diminuer. Pas du tout ! N'oublie pas que "vy" est la composante du vecteur vitesse selon (Oy) => un changement de signe implique donc ?
7 Nous savons que l'accélération a=-g donc a(ax=0)
(Ay=-g)
Donc la valeur de l'accélération de la balle est de -9,81
Navré mais je ne comprends toujours pas ton raisonnement que tu n'explicites pas. Par ailleurs, un résultat fourni sans unité n'a aucun sens physique
8 La vitesse est constante au cours du mouvement que l'on peut qualifier de curviligne (parabolique) uniforme.
Parabolique oui, uniforme (= vitesse constante) non. Il suffit de regarder la courbe vy = f(t) pour s'en convaincre
Direction : vertical
Sens : vers le bas
6a La vitesse d'un point caractérise la variation du vecteur position au cours du temps.
6c un changement de signe implique donc que le vecteur vitesse à changé de sens ?
7 ay=dvy/dt
A partir de la formule pour calculer une pente : yb-ya/xb-xa
Vy1-vy2/t1-t2
Je prends deux points de la courbe
4-2/0,125-0,325
Je trouve -10 qui corresponds à la pente.
8 mouvement parabolique décéléré?
Direction : vertical ok
Sens : vers le bas (vu le signe défini par la projection de la deuxième de Newton suivant (Oy), c'est plutôt vers le haut)
6a La vitesse d'un point caractérise la variation du vecteur position au cours du temps. Ok, mais si tu as lu attentivement la deuxième fiche de cours fournie (si ça n'est pas fait, à corriger), on peut écrire que vy = dy/dt
6c un changement de signe implique donc que le vecteur vitesse à changé de sens ? Sa composante suivant (Oy) a changé de signe effectivement mais pas sa composante horizontale
7 ay=dvy/dt
A partir de la formule pour calculer une pente : yb-ya/xb-xa
Vy1-vy2/t1-t2
Je prends deux points de la courbe
4-2/0,125-0,325
Je trouve -10 qui corresponds à la pente.
OK, et - en arrondi - sa norme correspond bien à la valeur de l'intensité de la pesanteur (10 N/kg)
8 mouvement parabolique décéléré? Décéléré signifierait que la vitesse ralentirait tout au long, ce qui n'est pas le cas puisque il y a un ralentissement jusqu'à atteindre le sommet de la trajectoire puis une accélération du mouvement jusqu'au sol
Généralement c'est plus pour un mouvement rectiligne et avec une accélération constante qu'on va employer ce terme.
Ici, disons juste que le mouvement est parabolique, l'accélération constante et la vitesse variée.
Merci infiniment pour vos aides!
J'avais une autre question pourquoi on néglige les frottements de l'air ?
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