Vidéos d’expériences : Mécanique du point

 
 

  1. ★ Chute libre


  1. 1. Lequel tombe le plus vite dans le vide, la plume ou la boule de bowling/le marteau ?



  4.                                    
               



  7. 2. Quelle balle touche le sol la première ? (petite question 1.14) 



  10.                    
               
               



    1. Vidéo 1 et 2 : vitesse initiale horizontale ou nulle.
      Vidéo 3 : vitesse initiale horizontale dans les 2 cas mais de normes différentes.


    2. Dans les 2 cas, les balles arrivent en même temps sur la table : les balles ayant une vitesse initiale nulle sur la verticale, elles ont le même mouvement sur la verticale.



  14. 3. La vitesse horizontale est constante lors d’un tir parabolique (petite question 1.11)



  17.                                    
               



    1. Vidéo 1 : dans le référentiel du laboratoire.

    2. Vidéo 2 : dans le référentiel du chariot.



  22. 4. Une balle lancée avec un angle de 30° ou 60° atterrit au même endroit car les 2 angles sont complémentaires (exo A.2 – TD 4)



  25.                                                    



  28. 5. Durée de vol d’un tir parabolique : celui qui monte le moins haut est le plus rapide (petite question 1.16)



  31.                                                    



  34. 6. Viser le singe qui tombe (exo A.1 – TD 4)



  37.                                                    



    1. Noter que l’étudiant vise le singe avant de tirer pour être sûr de le toucher …





  1. ★ Mouvement relatif


  1. 7. Atterrissage d’un avion par fort vent de travers



  4.                                                    



    1. La vitesse de l’avion par rapport au sol (dans l’axe de la piste ici ) = vitesse de l’avion par rapport à l’air (dans l’axe de l’avion) + vitesse du vent (arrivant de l’arrière gauche de l’avion dans la vidéo)





  10. ★ Forces et lois de Newton


  12. 8.  Comparaison des coefficients de frottements statiques de différents matériaux (exo C.1 – TD 5)



  15.                                                    



    1. On peut aussi montrer de la même façon que le coefficient de frottement statique ne dépend pas de la surface du bloc qui glisse …



  20. 9.  Le coefficient de frottement statique est plus élevé que le coefficient de frottement dynamique



  23.                                                    



    1. La force nécessaire pour faire glisser le bloc est plus élevée pour initier le mouvement (càd pour vaincre le frottement statique maximal μs N) que pour maintenir la vitesse de glissement constante (càd pour vaincre le frottement dynamique μd N)





  30.                                                    



    1. Au début, le bloc est immobile : la force de frottement statique compense la composante de son poids projetée le long du plan incliné. Il faut donc exercer une force pour vaincre le frottement statique et faire glisser le bloc. Puis le bloc accélère et glisse vers le bas de la pente, sans qu’il soit nécessaire de le pousser : la force de frottement dynamique est en fait plus faible que la composante du poids le long du plan incliné.



  34. 10. Les forces de frottement (statique et dynamique) ne dépendent pas de la surface apparente de contact



  37.                                                    



    1. On peut aussi montrer de la même façon que le coefficient de frottement statique ne dépend pas de la surface du bloc qui glisse …




  43. 11. L’effet collé-glissé (stick and slip motion)



  46.   
              
             
               



  49. 12. L’expérience du balais en équilibre sur 2 doigts



  52.                                                    



  55. 13. Le rotor



  58.                                                    



    1. Les passagers restent collés à la paroi du cylindre à cause de la force de frottements statique, à condition que le cylindre tourne assez vite (voir exercice supplémentaire n°6).



  63. 14. Essayez donc de tirer sur 2 annuaires imbriqués page à page !



  66.                
             
               



    1. Les vidéos et l’explication (voir aussi l’article Pour La Science : ici).

    2. Il est difficile de séparer les deux annuaires, car il y a une force qui appuie sur les feuilles, ce qui augmente la force de frottements statique maximale.

    3. Lorsque les annuaires sont horizontaux, c’est leur poids qui écrase les pages les unes sur les autres.

    4. Mais lorsque les annuaires sont verticaux, comme les feuilles sont inclinées au voisinage de la reliure, une partie de la force appliquée est convertie en une force perpendiculaire qui appuie sur les feuilles. Ainsi, plus il y a de feuilles et plus on tire, plus cette force est importante et plus les annuaires résistent !

    5. L’argument consistant à dire que c’est parce que la surface de contact entre les deux annuaires est grande que les frottements sont importants est faux, car la force de frottements ne dépend pas de la surface de contact !



  71. 15. La science du frottement : conférence expérimentale de l’ESPCI



  74.                                                    



    1. Ils présentent à la fin leurs résultats sur l’expérience précédente des 2 annuaires entremêlés.


  78.   

  79. 16. Action-réaction : propulsion à air comprimé - comment un avion vole-t-il ?



  82.                                    
               





  87. ★ L’énergie


  1. 17. Le pendule simple ou la piste : conservation de l’énergie



  4.                                    
               



    1. On remarquera dans la vidéo 2 qu’au bout d’un aller-retour la boule ne remonte plus tout à fait au sommet : une partie de son énergie potentielle est dépensée en énergie cinétique de rotation (voir vidéo le looping).



  9. 18. Le pendule asymétrique (exo A – TD7



  12.                                                    



    1. La balle remonte toujours à la même hauteur quel que soit son axe de rotation, à condition de lâcher la balle sous le niveau de la tige



  17. 19.  Jusqu’où ira le record du saut à la perche ?



  20.                                    
               



  23. 20. Le looping (exo E – TD 7)



  26.                                    
               



    1. En TD, on a montré qu’il fallait lancer la masse d’une hauteur h ≥ 5/2 R pour qu’elle fasse un tour complet. On observe pourtant que la balle quitte quand même la piste si on la lance de h =  5/2 R. Cela vient de ce qu’une partie de l’énergie potentielle initiale de la balle est dépensée en énergie cinétique de rotation car la balle roule. En supposant que la balle roule sans frotter, on peut  montrer qu’il faut lancer la balle d’une hauteur h ≥ 2.7 R (la rotation est au programme du S3).





  33. ★ Le centre de masse


  1. 21. Plume en équilibre



  4.                                                    



  7. 22. Lancer d’une raquette : G décrit une parabole



  10.                                                    



  13. 23. Système isolé : G se déplace à vitesse constante



  16.                                                    



    1. Le système est constitué de deux chariots de même masse, reliés par un ressort. Son centre de masse est donc au milieu du ressort (il est marqué par une petite boule rouge). Le système se déplace sur un banc à coussin d’air : il est donc isolé.



  22. ★ La conservation de la quantité de mouvement


  1. 24. Le bouchon qui saute ou le recul du fusil



  4.                                                    



  7. 25. Le lance patates : principe de la propulsion



  10.                                                    



  13. 26. L’effet de recul d’un canon sur rail à air


  15.                                                    



  18. ★ Collisions


  1. 27. Les 3 cas de la collision élastique frontale (exo C.1 - TD 8)



  4.                                                    



    1. Extrait du cours de mécanique de MIT : aller au temps 9:29.



  9. 28. Collisions unidimensionnelles élastiques ou parfaitement inélastiques



  12.                                                    



  15. 29. Le super-rebond ou canon de Galilée (exo C.3 – TD 8)


  17.             
               
                 
                 



    1. La balle de tennis ne remonte pas 9 fois plus haut, car nous ne sommes pas dans les conditions de l’exo de TD : ici M/m~10 et les collisions ne sont pas parfaitement élastiques. Mais la balle de tennis remonte quand même beaucoup plus haut que sa hauteur initiale !

    2. Voir «Les rebonds du canon de Galilée, Kierlik et Courty, Pour la Science n°492 (Oct. 2018)



  22. 30. Le pendule balistique (exo C.5 – TD 8)



  25.                                    
               



 

Quelques vidéos d’expériences illustrant le cours et les TD glanées sur le net.


Cliquez sur les images pour voir les vidéos.

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