ENSEIGNER
dimanche 24 septembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Forces et mouvements 1S
  -  _ (Anciens programmes)  -  Physique

Activité 2: Analyse du mouvement d'un skieur de fond

 
Lire le §I3 du modèle.

Le document ci-dessous représente les positions successives d’un skieur, repérées à intervalles de temps constants.

1. Décrire, à l'aide du modèle, le mouvement du skieur le plus précisément possible.

2. Le skieur parcourt une boucle de 11 km en 32 min. Calculer sa vitesse moyenne en km/h.

3. Indiquer comment on peut savoir sur quelles parties de la boucle le skieur est allé plus ou moins vite.

4. En vous aidant du modèle du mouvement, représenter sur le document, la vitesse du skieur (sans vous soucier de la valeur de cette vitesse) lorsqu’il est passé aux points M1 et M2. On supposera qu’au voisinage de ces points la piste est horizontale.

Exercice

Le document ci-joint ci-dessous a été obtenu dans la salle de TP en enregistrant toutes les 200 ms les positions de certains points d’un solide lancé sur un support plan.

Représenter la trajectoire du centre du solide.

En vous aidant du modèle du mouvement, représenter la vitesse du centre du solide aux passages par M1 et M2 à l’échelle 1 cm pour 10 cm/s.


But: Analyse du mouvement d'un skieur de fond

  • Exploiter les positions d'un skieur à intervalles de temps constant pour analyser le mouvement en terme de vitesse

  • Représenter géométriquement le vecteur vitesse.

  • Commencer à construire un sens de la vitesse instantanée.

Préparation: Analyse du mouvement d'un skieur de fond

Chaque élève dispose du plan des pistes de ski de fond d’une station. Les positions successives du skieur à intervalle de temps constant ont été repérées le long d’une des boucles. La situation étudiée relève ainsi de la vie de tous les jours. A la différence des situations précédentes, les intervalles ne sont plus équidistants, ce sont les intervalles de temps qui sont constants (comme les enregistrements chronophotographiés étudiés ultérieurement).

On se contente de représenter la vitesse par un vecteur sans demander de calculer la valeur (les mesures seraient beaucoup trop imprécises).

Si la question est posée, on pourra expliquer aux élèves pourquoi un tel plan ne permet pas de représenter correctement la vitesse en un point où la piste monte ou descend. En toute rigueur, un tel document ne permet pas de connaître la distance réellement parcourue.

Savoir: Analyse du mouvement d'un skieur de fond

Les facettes de la vitesse en jeu sont :

- celle de sa représentation par un vecteur dont la direction est donnée par la tangente à la trajectoire.

- celle du passage à la limite, la tangente est ce qui représente le mieux la direction du mouvement à un instant donné.

Comportement des élèves: Analyse du mouvement d'un skieur de fond

Question 1 : les élèves répondent correctement.

Question 2 : dans un premier temps, quelques élèves n’interprètent pas correctement les positions successives du skieur en terme de valeur plus ou moins grande de la vitesse mais comprennent rapidement leur erreur.

Question 3 : les élèves comprennent difficilement les raisons pour lesquelles on représente la vitesse par un vecteur tangent à la trajectoire (le texte du modèle est complexe). Plusieurs d’entre eux ont représenté la vitesse par un vecteur qui n'était pas tangent. La difficulté de conceptualisation du passage à la limite est grande. Cette activité ne permet pas de la prendre complètement en compte, mais c'est un début nécessaire. Dans un premier temps, les élèves accèdent à une méthode de construction du vecteur sans nécessairement comprendre le sens sous-jacent. Ils auront plusieurs occasions de revenir sur ce point.