Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 11
Travailler autrement
Classe inversée
Motion Shot
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Objectif : Représenter l'évolution de la vitesse d'un coureur et évaluer son accélération moyenne.
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A Création de la chronophotographie
Faire une pointe de vitesse en courant et se comparer aux plus grands coureurs du 100 m, c'est possible ! Mais comment s'y prendre en réalisant une chronophotographie ?
Une chronophotographie est une image sur laquelle se superposent plusieurs photographies prises à intervalle de temps régulier et qui permet de suivre les différentes positions d'un système en mouvement dans le référentiel lié à l'appareil photographique. Il est possible de réaliser simplement ce type d'image sur smartphone pour l'exploiter. Le protocole suivant se propose de déterminer la vitesse d'un coureur en mouvement.
Une chronophotographie est une image sur laquelle se superposent plusieurs photographies prises à intervalle de temps régulier et qui permet de suivre les différentes positions d'un système en mouvement dans le référentiel lié à l'appareil photographique. Il est possible de réaliser simplement ce type d'image sur smartphone pour l'exploiter. Le protocole suivant se propose de déterminer la vitesse d'un coureur en mouvement.
Doc.
Exemple de chronophotographie
Matériel nécessaire
Protocole de réalisation de la chronophotographie
- À deux, se rendre sur une piste dégagée pour réaliser la chronophotographie.
- Identifier un objet ou une distance de référence, qui sera visible sur la chronophotographie, et la mesurer.
- Se positionner à une dizaine de mètres, perpendiculairement à la piste de course.
- Lancer l'application et garder la position fixe.
- Au top départ, le coureur se lance dans le champ d'acquisition de l'appareil.
- Attendre que le coureur parcoure l'intégralité du champ et arrêter l'enregistrement.
- Ajuster la chronophotographie en choisissant l'image de départ et l'image de fin. Noter les dates t_\text{f} et t_\text{i} correspondant respectivement aux dates de fin et de début de la chronophotographie.
- Enregistrer l'image choisie et l'exporter sur un ordinateur pour son exploitation.
Plusieurs logiciels de traitement d'image permettent de relever les coordonnées, en pixel (px), du coureur. On peut également utiliser le logiciel libre Regressi. Sur Regressi, charger l'image obtenue, réaliser le pointage, positionner l'origine des axes et étalonner. Une fois ces différentes étapes réalisées, on peut exporter les données.
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B.Exploitation de la chronophotographie
On approxime les vitesses v(t_\text{i}) à chaque point aux vitesses moyennes entre les instants t_\text{i} et t_{\text{i}+1}, il faut alors calculer les grandeurs v_x(t_\text{i}) et v_y(t_\text{i}) en utilisant les relations :
v_x(t_\text{i}) = \dfrac{x(t_{\text{i}+ 1}) - x(t_\text{i})}{\Delta t}
v_y(t_\text{i}) = \dfrac{y(t_{\text{i}+ 1}) - y(t_\text{i})}{\Delta t}
v(t_\text{i}) = \sqrt{v_x(t_\text{i})^2 + v_y(t_\text{i})^2}
1. Déterminer l'écart de temps \Delta t correspondant à \Delta t = \dfrac{t_\text{f} - t_\text{i}}{N}, puis calculer automatiquement les trois grandeurs précédemment évoquées.
v_x(t_\text{i}) = \dfrac{x(t_{\text{i}+ 1}) - x(t_\text{i})}{\Delta t}
v_y(t_\text{i}) = \dfrac{y(t_{\text{i}+ 1}) - y(t_\text{i})}{\Delta t}
v(t_\text{i}) = \sqrt{v_x(t_\text{i})^2 + v_y(t_\text{i})^2}
1. Déterminer l'écart de temps \Delta t correspondant à \Delta t = \dfrac{t_\text{f} - t_\text{i}}{N}, puis calculer automatiquement les trois grandeurs précédemment évoquées.
2. Visualiser l'évolution de la vitesse du coureur v en fonction du temps t et évaluer son accélération moyenne a correspondant au rapport entre la variation de vitesse et la durée de la variation.
3. Comparer la vitesse maximale v_\text{max} obtenue avec les vitesses des grands champions du 100 m sur Internet.
3. Comparer la vitesse maximale v_\text{max} obtenue avec les vitesses des grands champions du 100 m sur Internet.
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