Samare d'erable

Le sport, Le sport,

du stade

au canapé ! TP2 Mouvements dans le sport

Zoom sur quelques sports

 LE CONTEXTE :

Pour un sportif, connaître la nature du mouvement est essentiel pour améliorer son geste et augmenter ses performences.

Dans ce TP, vous mettrez en œuvre des démarches expérimentales permettant de définir et reconnaître des mouvements (rectiligne, circulaire, uniforme, varié …), en étudiant les vecteurs vitesse et accélération du système.

 DOCUMENTS MIS A DISPOSITION :

Document 1 : Le 100 m d’USAIN BOLT : ANALYSE D’UN RECORD DU MONDE

« Le 16 août 2009 aux championnats du monde de Berlin, Usain Bolt était plus que jamais dans les starting blocks. 9 secondes et 58 centièmes, et c'est la consécration pour le jeune Jamaïcain. Celui qu'on a surnommé tour à tour «L'éclair» et «L'extraterrestre» pulvérise un record mondial qu'il avait lui même établit. Les spécialistes ont calculé que le sprinter est parvenu à courir jusqu'à 44,72 km/h. Sa vitesse moyenne est elle estimée à 37,58 km/h. L'analyse de sa ligne droite d'anthologie, réalisée par la Fédération internationale d'athlétisme (IAAF), montre qu'il a amélioré son départ et sa mise en action pour abaisser son précédant record du monde de 11/100 ».

d (m) 0 → 20 m 20 → 40 m 40 → 60 m 60 → 80 m 80 → 100 m 100 → 120 m 120 → 140 m

t (s) 2,89 1,75 1,67 1,67 1,67 1,80 3,20

D'après leparisien.fr, le 17.08.2009

Document 2 : LE LANCER DE MARTEAU

En 2012, lors des jeux olympiques de Londres, les lanceurs de marteau ont à nouveau montré tout leur talent sans pour autant battre le record du monde détenu depuis 1986 chez les hommes, par Youriy Sedykh avec une distance de 86,74 mètres.

Document 3 : Comment tracer un vecteur vitesse ? Comment tracer un vecteur accélération ?

ANIMATION : « construction vecteurs vitesse et accélération.swf »

Vecteur vitesse

a) Principe :

La vitesse instantanée en un point Mi , à la date ti , peut être assimilée à la vitesse moyenne entre deux dates très proches et encadrant la date ti , c'est-à-dire par exemple :

b) Méthode :

On mesure sur l’enregistrement la longueur Mi-1Mi+1

On calcule la valeur du vecteur vitesse Vi grâce à la relation : Vi = (M_(i-1) M_(i+1))/2τ

On choisit une échelle pour les valeurs des vitesses.

On peut alors tracer le vecteur (V_i ) ⃗ au point Mi sachant qu’il est tangent à la trajectoire au point considéré et dans le sens du déplacement.

Vecteur accélération

a) Principe :

L'accélération en un point Mi , à la date ti , peut être assimilée à l'accélération moyenne entre deux dates très proches et encadrant la date ti , c'est-à-dire par exemple :

b) Méthode :

Construire en Mi le vecteur: = -

Mesurer , puis calculer sa valeur grâce à l’échelle choisie pour les vitesses.

Calculer ai = puis choisir une échelle pour les valeurs des accélérations.

On peut alors tracer le vecteur au point Mi sachant qu’il est colinéaire à .

Document 4 : Quelques notions de mécanique…

Trajectoires et types de mouvements :

- La trajectoire est l’ensemble des positions occupées par un objet au cours de son mouvement.

- Le mouvement d’un système est rectiligne si la trajectoire est une droite

- Le mouvement d’un système est circulaire si la trajectoire est un cercle. Pour montrer que la trajectoire est un cercle : trouver le centre du cercle !

- Le mouvement est uniforme si la valeur de la vitesse reste constante.

- Le mouvement est varié si la valeur de la vitesse varie.

- Un mouvement rectiligne est uniformément varié si le vecteur accélération reste constant.

Cinématique et coordonnées de vecteurs en mécanique :

Vecteur position □(→┴dérivée ) Vecteur vitesse □(→┴dérivée ) Vecteur accélération

□(←┴primitive ) □(←┴primitive )

Définition et coordonnées

=

alors

valeur en m

en m.s-1

en m.s-2

ATTENTION ! x, y, z et vx, vy, vz dépendent du temps, varient avec le temps. En mécanique, x, y, z et vx, vy, vz sont des fonctions mathématiques du temps qui pourront être notées : x(t), y(t), z(t) et vx(t), vy(t), vz(t). On pourra les dériver par rapport au temps.

 MATERIEL MIS A DISPOSITION :

- Vidéos : « course mythique - Usain Bolt 9.58s in 100m»

« Lancer de marteau » ; « Record du monde lancer de marteau »

- Fichier : « analyse du lancer de marteau.cmbl »

- Enregistrement de la trajectoire réalisé dans le plan de rotation du boulet lors de la phase d’élan

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