ENSEIGNER
vendredi 24 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Mecanique
  -  _ (Anciens programmes)  -  Physique

Activité 1: Lancer et réception d'un médecine-ball

 

Lancer le médecine-ball à la verticale et le rattraper.
1- Repérer et noter le (ou les) moment(s) où vous exercez une action sur le médecine-ball, préciser chaque fois dans quelle direction et dans quel sens s'exerce cette action sur le médecine-ball.
2- Repérer différentes phases dans le mouvement du médecine-ball et les décrire (on se contente d’étudier le mouvement de son centre). Pour chacune des phases, préciser comment varie la valeur de la vitesse du médecine-ball.
3- Pourquoi se contente-t-on d’étudier le mouvement du centre du médecine-ball ? Quelles sont les informations perdues ?
4- Remplir et compléter le tableau en vérifiant la cohérence avec le texte du modèle.

                             

Lancer                          

                                              

                                  

                                      

Représentation des forces

Représentation de la somme des forces

Représentation du vecteur vitesse

Variation de la valeur de la vitesse (augmente, diminue ou reste constante)

Variation du vecteur vitesse

5- Que se passe-t-il entre la fin de l’ascension et le début de la descente ? Proposer une explication.



But: Lancer et réception d'un médecine-ball

Avant d’aborder la deuxième loi de Newton sous sa forme habituelle, il faut s’assurer que les élèves savent l’utiliser dans sa version allégée étudiée en première. Il s’agit d’une sorte de révision. L’activité peut avoir été proposée en Première S mais les élèves ne disposaient alors pas de la deuxième loi de Newton. Ils devront, selon la phase du mouvement, trouver les différentes réponses en la faisant fonctionner.

Préparation: Lancer et réception d'un médecine-ball

Il faut un médecine-ball (balle assez lourde pouvant être lancée en l’air sans danger). Les élèves disposent du texte du modèle de la mécanique (Seconde et Première S).

 

Savoir: Lancer et réception d'un médecine-ball

D’après les lois de Newton, il faut relier le sens de la somme des forces au sens de variation de la vitesse. Une façon alternative de formuler cette propriété est de dire que la vitesse augmente si et sont de même sens (ralentissement dans le cas contraire).

Comportement des élèves: Lancer et réception d'un médecine-ball

Certains élèves pensent encore que les mains exercent une action à distance (ils évoquent “ la force de l’élan ”) responsable de la montée vers le haut du médecine-ball. Il est utile de faire remarquer que le modèle des interactions n’évoque jamais une telle action à distance.
Certains élèves pensent qu’une force s’exerce nécessairement dans la direction et le sens du mouvement. Une telle affirmation est contredite par la loi de Newton. Ils considèrent alors que la force exercée par les mains lors de la réception est orientée vers le bas.
Les élèves ont des difficultés avec le tracé de la variation de vitesse et une explication détaillée est nécessaire. L’origine de ce vecteur n’a pas de signification. Ce ne sera pas le cas lorsqu’il s’agira de tracer un vecteur accélération en un point.
Il est souhaitable de préciser que le découpage du mouvement en quatre phases est arbitraire. Les élèves font spontanément intervenir le passage par le point le plus élevé comme une phase. Comme son analyse est un peu plus délicate, on peut dire aux élèves qu’elle sera étudiée en dernier lieu (question 5°).

Corrigé: Lancer et réception d'un médecine-ball

1°. Les mains n’exercent une action sur le médecine-ball que lorsqu’elles sont en contact avec lui. Pour le lancer comme pour la réception, cette action est verticale et dirigée vers le haut. Une fois que le médecine-ball n’est plus en contact avec les mains, il n’est soumis qu’à l’action de la Terre.
2°. On peut distinguer quatre phases, le lancer, la montée, la descente et la réception. On pourrait aussi considérer que le passage par le point le plus haut constitue également une phase.
3°. On se contente d’étudier le mouvement du centre d’inertie car il correspond au mouvement d’ensemble. On ne sait rien du mouvement de rotation du système sur lui-même.
4°.

Pour chacune des phases, la variation du vecteur vitesse est de même sens que la somme des forces.
5°. Lorsque le système passe par le point le plus élevé la vitesse du centre d’inertie s’annule. Juste avant, la vitesse du centre d’inertie est orientée vers le haut (sa valeur décroît jusqu’à s’annuler) et juste après, elle est orientée vers le bas (sa valeur augmente à partir de 0). La variation de vitesse est orientée vers le bas, comme la somme des forces, en accord avec la deuxième loi de Newton.