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
Activité 4 - Activité expérimentale
90 min

Mouvement circulaire uniforme

Problématique de l'activité
Le traitement informatique peut permettre d'étudier les mouvements. Le tracé des vecteurs vitesse et accélération est plus rapide, comparé à un tracé à la main.
Quelles sont les caractéristiques d'un mouvement circulaire uniforme ?

Doc. 1
Centrifugeuse humaine

Centrifugeuse humaine
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : NASA/Wikimedia

Une centrifugeuse humaine est un appareil destiné à simuler l'énorme accélération ressentie par les spationautes lors du décollage des fusées. Dans des salles dédiées, la cabine, distante d'une dizaine de mètres de l'axe de rotation, peut atteindre des vitesses vertigineuses.

La première phase du mouvement consiste à amener la cabine progressivement d'une vitesse nulle à une vitesse . Ensuite, le mouvement de la cabine reste uniforme. L'accélération ressentie par l'astronaute peut alors être très forte, jusqu'à 10 fois la valeur de l'accélération de pesanteur m·s-2.

Doc. 2
Modélisation de la centrifugeuse

Le logiciel Regressi permet d'exploiter des vidéos. Il est possible d'obtenir les coordonnées d'un aimant fixé sur un rayon de la roue de vélo :
  • positionner l'origine du repère au centre de la roue ;
  • procéder à l'étalonnage de l'image (un rayon de la roue mesure 26,0 cm) ;
  • réaliser le pointage du point étudié ;
  • exporter les données.

Pour un traitement à l'aide du programme Python, il est nécessaire de les enregistrer dans un fichier nommé « donnees.txt ».

Doc. 3
Exploitation à l'aide du langage Python

  • Placer le fichier nommé donnees.txt dans le dossier contenant le fichier trace_vecteurs.py.
  • À partir de l'environnement de développement Python, ouvrir le programme trace_vecteurs.py.
  • Exécuter le programme pour représenter la trajectoire du système au cours du temps.
  • Modifier les lignes de code concernant les calculs des coordonnées des vecteurs vitesse et accélération.
  • Retirer les symboles # devant les lignes de code concernées par le tracé des vecteurs vitesse et accélération.

Questions
VAL : Exploiter un ensemble de mesures
REA/MATH : Utiliser un langage de programmation
Compétence(s)
1. Effectuer le pointage vidéo de l'aimant présent sur l'un des rayons de la roue et représenter la trajectoire du système à l'aide du programme Python fourni.

Dessinez ici

2. Compléter le programme de façon à représenter les vecteurs et .


3. Identifier les couleurs des vecteurs vitesse et accélération. Expliquer pourquoi certains points sont dépourvus de vecteurs.

4. Vérifier que les valeurs d'accélération et de vitesse sont liées par la relation pour un mouvement circulaire uniforme.

5. En déduire la vitesse de la cabine cabine lors des entraînements des astronautes.
Synthèse de l'activité
Caractériser des vecteurs vitesse et accélération pour un mouvement circulaire et uniforme.
Objectif : Citer et exploiter les expressions des coordonnées des vecteurs vitesse et accélération dans le repère de Frenet pour un mouvement circulaire.

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