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Principe
Dans le mouvement circulaire vertical, un corps se déplace sur une trajectoire circulaire. Sa vitesse est toujours tangentielle à la trajectoire, tandis que la force centripète l’attire vers le centre du cercle. En outre, la gravité agit verticalement et modifie la vitesse tout au long du parcours. Au point le plus élevé, la vitesse doit être suffisante pour que le corps puisse effectuer la totalité du mouvement. Cette expérience permet d’étudier les conditions initiales que doit remplir le MotionDot pour atteindre le point le plus haut de la trajectoire circulaire. Grâce au MotionBoard, la trajectoire peut être enregistrée avec une grande précision.
Exercices
- Faire parcourir au MotionDot une trajectoire semi-circulaire avec différentes vitesses initiales et enregistrer le mouvement à l’aide du MotionBoard.
- Répéter l’expérience sur une trajectoire correspondant à trois quarts de cercle.
- Comparer les trajectoires et analyser les différences de vitesse et de parcours.
- Étudier les conditions limites au point le plus élevé de la trajectoire circulaire.
- Répéter les mesures afin d’obtenir des profils de mouvement caractéristiques.
Objectifs
Les apprenants doivent comprendre que le mouvement circulaire vertical résulte de la combinaison d’une vitesse tangentielle et d’une force centripète, tandis que la gravité modifie la vitesse le long de la trajectoire. Ils doivent maîtriser les notions de force centripète, force centrifuge, énergie cinétique, énergie potentielle et référentiel inertiel. Dès l’introduction à la mécanique, ils doivent être capables d’analyser les forces agissant sur un corps, de comparer des trajectoires et de reconnaître les transformations d’énergie au cours du mouvement.
Avantages
- Enregistrement numérique précis du mouvement circulaire vertical en temps réel dans l’application LABsense
- Analyse de la vitesse, de la trajectoire et des transformations d’énergie
- Illustration claire de la force centripète et des forces apparentes
- Renforcement de la compréhension des référentiels inertiels et de la dynamique du mouvement
- Idéal pour le collège et le lycée
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