Accélération lors d’un saut à l’élastique

Accélération et forces
dimanche 22 janvier 2006
par  Mélanie Boninsegni, Nemo Rime, Vitangelo Pagliarulo
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Dans cette expérience nous avons tenté de recréer un saut à l’élastique sous forme de simulation. Un objet en bois remplaçant le sauteur, nous l’avons placé sur une base de métal à une certaine hauteur, un élastique reliant la base à l’objet de bois. Nous avons lâché le "sauteur" depuis sa base dans le vide et, à l’aide d’un accéléromètre, avons reporté sur un graphique les différentes accélérations subies par le sauteur au cours de sa chute et de ses rebonds.
Par la suite et dans le but d’analyser sa chute, nous avons reporté huit points du graphique sur un tableau. Ces points représentent les différents états dans lesquels s’est retrouvé le sauteur lors de sa chute (arrêt, chute libre, remontée).

Questions préalables :

1. Réfléchissez aux forces agissant sur le sauteur au point le plus bas du saut, et faites un schéma de ces forces.

2. Sur le graphique ci-dessous, indiquez le temps correspondant au point le plus bas du saut.

3. Combien vaut l’accélération en ce point ? Est-elle dirigée vers le haut ou vers le bas ?

4. Sur le graphique ci-dessous, indiquez le temps correspondant au point le plus haut du saut.

5. Combien vaut l’accélération en ce point ? Est-elle dirigée vers le haut ou vers le bas ?

Réponse par rapport à un saut réel :

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Ici nous avons lissé le graphique pour permettre une meilleur lecture.

1. Les forces qui agissent sur le sauteur au point le plus bas du saut sont : la force pesante et la force de l’élastique. Nous voyons très nettement que la force de l’élastique est plus grande que la force pesante, logique vu que pour faire remonter le sauteur la force de l’élastique doit être plus importante sinon ce serait la chute.

2. A ce moment le temps est d’environ 4.5s.

3. En ce point l’accélération vaut 40 m/s^2 et elle est dirigée vers le haut.

4. A ce moment le temps est d’environ 6s.

5. En ce point l’accélération vaut environ 10 m/s^2 et elle est dirigée vers le bas.

Réponses par rapport à un saut de laboratoire :

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1. Comme pour le saut réel, ce sont la force pesante et la force de l’élastique qui agissent sur le sauteur.

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2. A ce moment le temps est d’environ 1.92s

3. En ce point l’accélération vaut environ 21 m/s^2 et elle est dirigée vers le haut.

4. A ce moment le temps est d’environ 2.17s

5. En ce point l’accélération vaut 10 m/s^2 et elle est dirigée vers le bas.

Analyse du saut en laboratoire :

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Sur le graphique du saut en laboratoire, on peut voir des traits de couleurs, ces traits représente le sens du mouvement du sauteur : en rouge le sauteur est au repos, en bleu le sauteur est en bas, et en vert il est vers le haut.

Comparaison du saut réel avec le saut en laboratoire :

Tout d’abord on remarque que lors du saut réel le sauteur effectue un saut en en l’air, il ne se laisse pas tombé comme dans le saut en laboratoire. On voit aussi que pendant la chute libre l’accélération est la même, -9.81m/s^2. Il y a aussi la différence entre le premier et le deuxième rebond, on voit très nettement dans le saut réel la différence d’accélération, tandis que dans le saut en laboratoire on ne voit presque pas de différence d’accélération entre les deux rebonds.

Comment pourrait-on améliorer la ressemblance entre les deux graphiques :

Pour améliorer la ressemblance entre les deux graphiques, il faudrait dans un premier temps les analyser sur la même durée, ici le saut réel est analyser sur 20 secondes tandis que le saut en laboratoire sur 5 seconde. Et dans un deuxième temps il faudrait que les deux sauteurs fassent le même départ, c’est-à-dire soit il font un saut de en l’air départ tout les deux, soit il se laissent tomber les deux.

Conclusion :

En conclusion, on remarque que pendant la chute libre la seule force agissant sur le sauteur est la force de pesanteur, que dès que l’élastique n’est plus dans le mou la force de l’élastique augmente, c’est-à-dire qu’au début lorsque l’élastique n’a plus de mou la force de l’élastique commence à agir et qu’elle ne fait qu’augmenter jusqu’au point le plus bas, là il rebondit et lorsqu’il atteint le point le plus haut il n’y a de nouveau que la force pesante qui agit sur lui.


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