Mouvements de translation et rotation

Mouvement de rotation :  » Voir Activité 10″

Définition 
Un solide est animé d’un mouvement de rotation autour d’un axe fixe (axe de rotation), si les points situés sur l’axe de rotation sont immobiles et si les points situés en dehors de l’axe de rotation décrivent pendant un intervalle de temps des arcs de cercle centrés sur cet axe.Pendant la durée Δt, tous les points du solide tourne du même angle α.

Vitesse angulaire 

La trajectoire du point M est un arc de cercle de rayon R. Le mouvement du point M est circulaire.
Entre deux instants t1 et t2, le point M parcourt comme distance l’arc de cercle :
Le point M décrit l’angle  et la relation entre l’arc de cercle et l’angle  : avec  en rad.
On définit la vitesse angulaire moyenne que l’on note ωm par : .
Relation entre la vitesse linéaire et la vitesse angulaire :
Pendant la durée Δ t = t 2 – t 1, très courte ou non, le point M parcourt la distance d et balaie l’angle .La vitesse du point mobile (vitesse linéaire) :
Les points situés à l’extrémité du cercle se déplacent plus vite que ceux situés près de l’axe de rotation.
Objectifs : Qu’est-ce qu’un mouvement de translation ? Un mouvement de rotation.
Comment mesurer une vitesse et une accélération.
I) Mouvements de translation et de rotation :
Un solide peut décrire deux types de mouvements particuliers que l’on va caractériser à partir de deux points de ce solide.
Dispositif expérimental :
Enfoncer une allumette dans une boule. L’axe formé par cette allumette matérialise un segment de droite passant par deux points quelconques A et B de la boule.
Expérience n° 1 :
À l’aide d’un trombone, accrocher la boule à l’extrémité d’un ressort vertical (expérience 1).
Étirer légèrement le ressort puis le lâcher.
Exploiter 
1) Que peut-on dire du segment [AB] pendant le mouvement ?
2) Proposer une définition pour ce mouvement appelé mouvement de translation.
Expérience n° 2
A l’aide d’un trombone, accrocher la boule à l’extrémité d’un fil vertical fixé sur un support en un point noté O (expérience 2).
Écarter légèrement la boule accrochée au fil puis la lâcher
I.13) Exploiter :
1) Le segment [AB] demeure-t-il parallèle à lui-même pendant le mouvement ? Est-ce un mouvement de translation ?
2) Quelle est la trajectoire décrite par les points A et B appartenant à la boule ?
3) Quel est l’axe autour duquel les points de la boule décrivent des arcs de cercle ?
4) Proposer une définition pour ce mouvement appelé mouvement de rotation.

Mesure de la vitesse et de l’accélération 

Expérience n° 2
Un PC équipé du logiciel Avimeca, un tableur, un traitement de texte (éventuellement) T:/ressources/Sciences Appliquées/Resources TICE/28 AVIMECA/Avimeca2.7 Visualiser la vidéo Video 1ere S/ chut-boule avec le logiciel Avimeca sans décomposer image par image.Visualiser à nouveau la vidéo, faire les pointages, définir un repère, une échelle.
Exploiter :
a) Quelle est la trajectoire du centre de la balle.
b) Faire calculer par le tableur les diverses valeurs de la vitesse en effectuant à chaque instant t un calcul similaire à celui du temps t3 : . Calculer la valeur moyenne des vitesses
c) Faire calculer par le tableur les diverses valeurs de l’accélération en effectuant à chaque instant t un calcul similaire à celui du temps t3 :
d) Tracer à l’aide du tableur, la courbe de la vitesse de la balle v (t), au cours du temps. Donner l’équation de cette courbe par édition de la courbe de tendance.