TP - physique – échange d'énergies cinétique et potentielle

Le tutoriel ci-dessous vous montre comment étudier la variation des énergies cinétique et potentielle lors d'une chute libre verticale de trois objets différents dans les mêmes conditions initiales.

Les trois balles étudiées

photo des conditions initiales

Si vous n'avez pas les vidéos (faire un clic-droit sur les liens pour télécharger les vidéos) :

Si vous n'avez pas les logiciels libres :

Vous pouvez télécharger ce protocole, les vidéos et les logiciels dans une archive (11,4 Mo).


Protocole

Sommaire

  1. Pointage vidéo
    1. Ouvrir la vidéo
    2. Etalonnage de la vidéo
    3. Sélection de la première image
    4. Pointage
    5. Export des données
  2. Traitement des données dans Regressi
    1. Ouvrir le fichier
    2. Calcul de la vitesse
    3. Saisie de la masse de la bille
    4. Calcul de l'énergie cinétique
    5. Calcul de l'énergie potentielle
    6. Calcul de l'énergie mécanique
    7. Représentation graphique des énergies
    8. Impression
    9. Résultat

1. Pointage vidéo flèche de retour au sommaire

1.1 Ouvrir la vidéo flèche de retour au sommaire

Ouvrir le logiciel Aviméca

Ouvrir le logiciel Aviméca

A partir du logiciel, ouvrir la vidéo

Ouvrir la vidéo

1.2 Etalonnage de la vidéo flèche de retour au sommaire

Il s'agit de choisir un repère avec une orientation et une origine ainsi qu'une échelle de l'image.

Ce réglagle se fait en 10 étapes. Voir la copie d'écran.

Aviméca étalonnage en 10 étapes

  1. Choisir l'onglet "Etalonnage"
  2. Cliquer sur le bouton radio "Origine et sens des axes"
  3. Cliquer sur le premier bouton d'orientation des axes
  4. Sur la vidéo, cliquer à l'endroit où vous voulez mettre votre origine du repère ; au niveau du sol sous la main qui va lâcher la balle. Cliquer plusieurs fois ci nécessaire.
  5. Cliquer sur le bouton radio "Echelle"
  6. Cliquer sur la case à cocher "1er point"
  7. Sur la vidéo, cliquer sur une des extrémités de la règle
  8. Cliquer sur la case à cocher "2ème point"
  9. Sur la vidéo, cliquer sur l'autre extrémité de la règle
  10. Dans le champ de saisie "d =" indiquer la longueur de la règle : 2m.

1.3 Sélection de la première image flèche de retour au sommaire

Sélection de la première image et réglage de l'origine du temps

  1. Sélectionner l'onglet "Mesure"
  2. Avancer d'image en image jusqu'à l'image où la balle n'est plus tenue dans la main
  3. Recaler l'origine du temps sur cette image

1.4 Pointage flèche de retour au sommaire

De la qualité du pointage dépendra la précision des résultats.

Aviméca,  pointage

1.5 Export du pointage flèche de retour au sommaire

Exporter les données du pointage au format rw3 pour le logiciel Regressi.

Export rw3

Menu Fichiers -> Mesures -> Enregistrer dans un fichier -> Format Regressi Windows (*.rw3)

2. Traitement des données dans Regressi flèche de retour au sommaire

2.1 Ouvrir le fichier flèche de retour au sommaire

Ouvrir le logiciel Regressi

Ouvrir le logiciel regressi

A partir du logiciel, ouvrir le fichier exporté depuis Aviméca

2.2 Calcul de la vitesse flèche de retour au sommaire

Ajouter une grandeur

  1. Cliquer sur le bouton "Y+"
  2. Choisir le type de grandeur "Dérivée"
  3. Nommer cette grandeur "v" (pour vitesse)
  4. Choisir de dériver la grandeur "y" en fonction de temps "t" (la vitesse est calculée selon le mouvement vertical de la balle)
  5. Valider

2.3 Saisie de la masse de la bille flèche de retour au sommaire

Définition d'un paramètre expérimental

  1. Afficher l'ongle "Paramètres"
  2. Ajouter une grandeur
  3. Choisir le type "PAramètre expérimental"
  4. Définir le nom
  5. Définir l'unité
  6. Indiquer un commentaire
  7. Valider
  8. Saisir la valeur de la masse de la bille

2.4 Calcul de l'énergie cinétique Ec flèche de retour au sommaire

Formule Ec = 1/2 m v2

Regressi création d'une grandeur calculée

  1. Ajouter une grandeur
  2. Choisir le type "Grandeur Calculée"
  3. La nommer
  4. Définir l'unité
  5. Commenter la grandeur
  6. Donner la formule (m est la masse définie précédement, v*v pour v2)
  7. Valider

2.5 Calcul de l'énergie potentielle de pesanteur flèche de retour au sommaire

Formule de l'énergie potentielle de pesanteur

Sur le même principe que l'énergie cinétique, créer la grandeur énergie potentielle.

Copie d'écran

2.6 Calcul de l'énergie flèche de retour au sommaire

formule énergie mécanique

Sur le même principe que l'énergie cinétique, créer la grandeur énergie mécanique.

Copie d'écran

2.7 Représentation graphique des énergies flèche de retour au sommaire

On veut montrer sur le même graphique Ec, Ep et E

Regressi, représentation graphique choix des abscisses et ordonnées

Dans la fenêtre du graphique :

  1. Cliquer sur le bouton "Axes"
  2. Vérifier que l'abscisse est le temps "t"
  3. Choisir l'ordonnée Ec
  4. Ajouter une courbe
  5. Choisir l'ordonnée Ep
  6. Ajouter une courbe et choisir l'ordonnée E
  7. Valider

2.8 Impression flèche de retour au sommaire

Identifier les courbes pour inprimer le graphique.

Regressi : identifier les courbes

2.9 Résultat flèche de retour au sommaire

Rgressi : graphiques