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Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations )

Posté par
Fox0308
27-12-17 à 16:34

Bonjour

Je suis bloquée à une question de ce sujet qui m'empêche de faire la suite des questions :

Un élève se rend directement au stade après la fin des cours pour soutenir son équipe préférée. Son papa le récupère à la sortie du lycée à 17h 42 min 30s et ils se rendent ensemble au stade. Le véhicule se gare aux abords du stade à 18h 23min 15s. Sur l'ordinateur de bord de la voiture se situe la distance parcourue depuis le lycée : 40,3km.

1. Déterminer la vitesse moyenne du véhicule pour ce trajet en m.s-1 puis en km.h-1 --> T = 40min 45s soit 2445s, d = 4,03.103m. v = d/T = 16,5m.s-1 soit 59,3km.h-1

2. Pendant le trajet sur autoroute les amateurs de foot ont doublé une camionnette qui circulait à 80km.h-1. Au dessus de leur tête se trouvait un véhicule de la gendarmerie. Celui-ci se trouvait au dessus de la camionnette et se déplaçait à la même vitesse et dans le même sens que celle-ci. Une caméra embarquée dans l'hélico a permis de suivre le déplacement. L'avant de la voiture est noté A et ses positions sont relevées toutes les 200ms. On obtient le schéma ci dessous :

2.1. Dans quel référentiel est décrit le mouvement de la voiture? --> Dans le référentiel terrestre
2.2. Quelle est la durée du dépassement? --> 10x200=2000ms soit 2s. Le dépassement est de 2s
2.3. Dans le référentiel considéré précédemment, déterminer la vitesse de la voiture aux points A3, A4, A5 en m.s-1 et en km.h-1 --> C'est ici que je suis bloquée. J'ai fais ces calculs :
v3 = A2A4 / 2T = 5/400.10-3 = 12,5m.s-1 soit 45km.h-1
v4 = 13m.s-1 soit 46,8km.h-1
v5 = 12,5m.s-1 soit 45km.h-1
Les résultats ne sont pas du tout cohérent pour un dépassement, ni pour une conduite sur autoroute! Ma démarche me semble juste mais je ne vois pas l'erreur. J'ai utilisé l'échelle donnée dans le schéma pour calculer les distances entre les différents points

2.4. Représenter le vecteur vitesse v4 sur le schéma ( échelle : 1,0cm pour 5,0m.s-1 ) --> Là je devrais y arriver
2.5. Le conducteur de la voiture est-il en infraction? On suppose que le temps est clément

3. On cherche à déterminer les caractéristiques du vecteur accélération au point A4. On le définit de la manière suivante :
3.1. Sur le schéma, construire au point A4 le vecteur variation de vitesse v tel que v=v5-v3 --> Si j'effectue ce calcul avec les valeurs que j'ai trouvé avant j'obtiens 0, ce qui n'est pas possible vu la question d'après
3.2. Mesurer la norme du vecteur v et donner sa valeur en m.s-1

Les autres questions ne me posent pas spécialement de problème ( à part d'être dépendantes les unes des autres ), je ne les note donc pas. Je peux les mettre plus tard si besoin.

Je vous remercie beaucoup d'avance de l'aide qui me sera donnée
Bonne soirée

Fox0308

Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations )

Posté par
odbugt1
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 27-12-17 à 17:50

Bonjour,

Question 1 :
OK

Question 2 .1 :
Pas d'accord. Ou se trouve la caméra qui prend les photos ?

Question 2.2
:
OK

Question 2.3 : Ton problème ne vient probablement pas des mesures.
Tes résultats sont exacts dans le référentiel où les photos ont été faites, il faut en tenir compte pour obtenir maintenant les résultats dans un référentiel terrestre.

Posté par
Fox0308
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 06:20

Bonjour!

La caméra se trouve dans l'hélicoptère, qui lui est au dessus de la camionnette

En quoi le référentiel influencera-t-il mon résultat? Et que faire pour que le résultat soit juste si le référentiel terrestre n'est pas le bon?

Posté par
odbugt1
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 08:59

Le référentiel est de première importance !

Regarde ton document :
La position de la voiture change à chaque photo.
La position de la camionnette reste la même et pourtant sa vitesse ( dans quel référentiel ? ) est de 80 km/h

Posté par
Fox0308
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 11:36

Est-ce que c'est le référentiel géocentrique?

Je pensais que c'était le terrestre vu que les véhicules sont sur ou proche de la Terre et non en mouvement autour de son centre

Posté par
odbugt1
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 12:02

Le référentiel utilisé ici pour décrire le mouvement de la voiture ( et de la camionnette ) est le référentiel dans lequel est embarqué la caméra.
Il s'agit donc d'un référentiel lié à l'hélicoptère.

Les résultats que tu as obtenus ( entre 45 et 47 km/h ) sont ceux de la vitesse de la voiture vus depuis l'hélicoptère.

Mais les résultats qui t'intéressent sont ceux de la vitesse de la voiture vus depuis le sol (référentiel terrestre)

En admettant (ce qui n'est pas tout à fait vrai) que les vitesses de la voiture et celle de l'hélicoptère ont la même direction on a :
VV/S = VV/H + VH/S avec :
VV/S : Vitesse de voiture par rapport au sol (c'est ce que tu cherches)
VV/H :Vitesse de la voiture par rapport à l'hélicoptère ( de 45 à 47 km/h )
VH/S : Vitesse de l'hélicoptère par rapport au sol ( la même que celle de la camionnette par rapport au sol donc 80 km/h

Finalement la VV/S est de l'ordre de (45 à 47) + 80 = 125 à 127 km/h ce qui est bien compatible avec un dépassement sur autoroute en respectant les limites autorisées par temps calme.

Posté par
odbugt1
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 12:08

Question 3.1 :
Tu as probablement essayé de calculer la différence des modules entre V5 et V3, mais si tu relis attentivement la question posée tu verras que ce n'est pas ce qu'on te demande.

En effet on te demande de construire au point A4 le vecteur  \overrightarrow{V_5}- \overrightarrow{V_3}

Posté par
Fox0308
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 18:12

D'accord merci beaucoup j'ai compris
Mon vecteur v4 est quand même super grand alors sur le schéma, il fait 7cm ( v4 = 35,3m.s-1 donc avec une échelle de 1cm pour 5,0m.s-1 ça fait grand non? )

Je vois pas comment construire ce vecteur variation..

Posté par
Fox0308
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 18:23

J'ai essayé de le tracer avec l'aide d'une vidéo, j'ai obtenu le tracé que j'ai joins ( en bleu il y a le vecteur v4 )

J'ai mesuré la norme du vecteur variation avec l'échelle et j'obtiens une norme de 2,4m.s-1. Ça semble possible non?

Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations )

Posté par
odbugt1
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 19:12

Il faut :
a)Construire le vecteur  \overrightarrow{V_5} ( à sa place normale en A5 )
b)Construire le vecteur  \overrightarrow{V_3}   ( à sa place normale en A3 )
c)Construire une "copie" du vecteur    \overrightarrow{V_5} en A4
d)A partir de l'extrémité du précédent vecteur, construire le vecteur   \overrightarrow{-V_3}
e) Enfin construire le vecteur  \overrightarrow{V_5} -\overrightarrow{V_3} comme étant la somme vectorielle du vecteur   \overrightarrow{V_5} et du vecteur   \overrightarrow{-V_3}

Sur le schéma ci joint tu trouveras les résultats des étapes a) b) et e)
Pour la clarté de la figure je n'ai pas conservé les résultats des étapes c) et d) qui ont servi à la construction finale de \overrightarrow{V_5} -\overrightarrow{V_3}
Bien entendu, je n'ai pas pu utiliser l'échelle qui t'est demandée.

Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations )

Posté par
odbugt1
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 20:01

Remarque :
Tu as trouvé V4 = 13 m/s
A l'échelle demandée (1cm pour 5,0 m/s) ta représentation de ce vecteur ne mesure que 2,6 cm ....

Posté par
odbugt1
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 28-12-17 à 20:05

Dernière remarque :
La direction de ton vecteur   \overrightarrow{V_4} doit être tangente à la trajectoire, c'est à dire pratiquement parallèle au segment A3A5

Posté par
Fox0308
re : Match de foot ( vecteurs vitesse, accélérations ) 29-12-17 à 09:10

C'est tout bon merci!



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