[PDF] Matlab: applications en mécanique





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Trajectoire dun projectile dans lair force en kv²

Pourtant si la trajectoire d'une balle



TP3 – T

trajectoire d'une balle de tennis en fonction des paramètres de frappe du fonction Calcul permettant de calculer la trajectoire parabolique de la balle.



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Les jeux de balles nous accompagnent trajectoires et leur origine physique. ... est la valeur donnée par le calcul pour nos gammes de vitesses et de ...



CHAPITRE I : FORCES ET MOUVEMENTS

4) Expérience 4 : graphes obtenus à partir de la chute d'une balle . Comme son nom l'indique la trajectoire d'un mobile animé d'un mouvement de ...



« Trajectoire de la balle »

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Calcul de la vitesse et de l'accélération `a partir des positions succes- une fonction rebondfonc qui calcule la trajectoire de la balle pour (x0y0) et.



INFORMATIQUE

modélisation et l'étude théorique de la trajectoire d'une balle de tennis et des données fait appel à un algorithme de calcul qui se décompose en 7.



5G3 – Mécanique

jusqu'à l'arrêt momentané au sommet de sa trajectoire. Calculer la force constante qui expulse la balle et le temps que met la balle pour.



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1 août 2013 On obtient l'équation de la trajectoire suivante : y = ?g. 2v. 2. 0 cos2 ? x. 2. + tan ? x. 1.4 Calcul de la portée.



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Nous pouvons calculer l'altitude maximale (flèche) du projectile en considérant le sommet de la trajectoire Cela se produit lorsque la vitesse vectorielle 

  • Comment calculer la trajectoire ?

    Pour obtenir l'équation de trajectoire d'un système, il est nécessaire d'avoir les équations horaires x=f(t) et y=g(t) et de s'en servir pour substituer le temps t.
  • Comment modeliser la trajectoire d'une balle de tennis ?

    Il faut donc adapter les formules du tir balistique. x v0t cos x 0 2 0 z v0t sin g t z0 z 2 ou t est le temps en secondes Trajectoire = parabole de tir = z g x 2 x tan z 2v cos Il nous faut donc résoudre cette équation du second degré en x pour déterminer la portée maximale du tir. (Portée lorsque z=0).
  • Quelle est la trajectoire d'une balle ?

    Lorsqu'on tire avec une arme, la trajectoire de la balle est parabolique. Son équation est donc une équation du second degré : y = ax²+bx+c. Le calcul de cette trajectoire nous donne en résultat final une distance qu'on appelle portée de tir (la distance d'arrivée au sol de la balle) pour x=0.
  • La portée horizontale, �� , d'un projectile lancé à partir du même déplacement vertical initial et final peut être calculée comme suit : �� = 2 �� ( �� ) ( �� ) �� , ? s i n c o s où �� est la vitesse initiale du projectile, �� est l'angle de projection mesuré au-dessus de l'horizontale, et �� indique l'accélération de
Matlab: applications en mécanique

68CHAPTER2.TP

Matlab:applicationsen m´ecanique

LA207,Unive rsit´ePierreetMarieCurie.

2.4TP3:Newton etla balledeping-p ong

Newtond´ ecritdansles"principia",unedespremi`eres math´ ematisations d'uneloide laph ysique,lesec ondprincipe deladynamique,quiditque un corpssoumis` ade sforcesestentraˆ ın´edansunmouv ement:la sommedes forcesappliqu´ eesest´egale`alamasse foisl'acc´ el´eration.Aveccette loi,une foisadmisque lescorps c´eleste sexercent lesunss urlesautresdesforces d'attraction,on peutcomprendre etpr´edirelemouv ementde s´etoiles, des plan`etesetdeleurssatellites.La balledeping-p ongelleaussi estsoumise `acetteloi.Entre lesreb onds,laseule forceappliqu´eeestson poids,et pendantlerebond,lar ´eactiondu supportjoue.Ilya aussid'autresforce s, dontl'actionestmoinspr ´ep ond´eran te:lese ffortsdusau d´ eplacementde l'air:effortsa´ erodynamiques,eteffortsded ´eformation delaballependant lerebond. DansceTP ,nousallons utiliserlaphotodurebond delaballe deping- pongcommeuneexp´ erimentation physiquep ourv´erifierlaloideNewton, etestimer lespertes´energ ´etiquesau coursdumouvement.

Comp´etencestechniques:

2.4.TP3:NEWTON ETLA BALLEDEPING-PONG 69

•Mesurerlap ositionde pointssuruneimage. •Calculdela vitesseet del'acc´ el´eration `apartir desp ositionssucces- sives. •Tracerunetrajectoireth ´eorique, enprenantencompte lesrebonds. Donn´ees:Massedelaballe:m=5gramme s;largeuret hauteurd'unpixel del'image:dx=1.7 millim` etre;Interv alleentrelesprisesdevue:dt=0.04 secondes;Acc´ el´erationdelagravit´e:g=9.8m`etresparsecondeau carr´e.

2.4.1Manipulations

1.L'imagedela ballede ping-pongest stock ´eesur ledisqueavecp our

nomdefic hier:pingpong.png.Chargezla dansmatlaba vecla com- mandeimread,puisa ffichezl`a,av eclacommandeimage.

2.Aveclafonctionginputmesurezsurl'image laposition ducen trede

laballeaux tempssuccessifs quevous stock erezdansun fichiersur le disque.Lisezce ficher poura voirlesdonn´ eesdansvotreworkspace, et mettezlesco ordonn´ eesdansdeuxtableauxxety.Choisissezune orig- inepour votrer´ef ´erentiel,ettransformezles coordonn´eespouravoir lesdistancesen m` etres.Trac ezlegraphiquedelatrajectoireav ecla fonctionplot.

3.Calculezlev ecteurvitesse: lavitesseselonxpouruntempsdonn´ e,

peutˆetrecalcul´ eecommelaposition selonxautempssuiv ant moins laposition selonxautempspr ´ec ´edent,divis´eparl'intervalledetemps entrecesdeuxinstants : v x (t)≈ x(t+dt)-x(t-dt) 2dt

70CHAPTER2.TP

Tracezlegraphdela vitessev

x selonxetv y selonyenfonctiondu temps.

4.Oncalculel'acc ´e l´eration.Pourlacalculer,onsesouviendraquel'acc´el´eration,

c'estla"vitesse dela vitesse".T racezlegraph del'acc´ el´erationselon xetselonyenfonctiondu temps.A quoiest´ egalel'acc´ el´eration ver- ticale?Aquoi est´egale l'acc´el ´erationhorizon tale?Quesepasse-t'il lorsdesreb onds?

2.4.2Etude

L'´energiem´ecaniquedenotreballe, c'estlasommedel'´energiecin´ etique E c =m?v? 2 /2etde l'´energie poten tielleE p =mgy.Aucours dumouve- ment,l'´energiep eutˆetretransf´er´eede l'´energiecin´ etiqueversl'´energie po- tentielleetr´ eciproquement, parcontre,s'iln'yapasdefrottement,l'´energie totaleresteconstan te. Tracezungraphqui montrecommen tles´ energiesvarien tdansletemps. Grˆace`ace graph,analysezlespertesd' ´energiede notreballe.P ourcela, posez-vouslesquestions:l'´energie est-elleconstante oupas?Quels sontles effetsphysiques quipeuvent fairevarier l'´energie?Quesepasse-t'illorsdu rebond? V´erifiezquelecoefficientαderestitution d'´energielorsdu rebondestle mˆemepourtouslesreb onds:´energieapr`es lerebond= αfoisl'´ energieavant lerebond. Donnezlavaleur dececo efficientderestitution. Nousvoulons maintenantcomparerla trajectoiremesur´eeavec unetra- jectoireth´ eoriquequiob´eit`ala loideNewton. Onvaprendreencompte laperte d'´energiependan tlerebond,maispaslar´ esistancea´erodynamique.

Selonlaloi deNewton, latrajectoire est

x(t)=x 0 +v x t,y(t)=y 0 +v y t-gt 2 /2 avec(x 0 ,y 0 )et( v x ,v y )les positionetvitesseinitiales delaballe.Ecrivez unefonctionrebondfoncquicalculela trajectoire delaballe pour(x 0 ,y 0 )et (v x ,v y )donn´ es.Lasyntaxedecr´eation defonctionsdans Matlabestd´ecrite danslesnotes decours. Cettefonctiondonnera enarguments desortiela trajectoiredelaballe,letempsTauquellaballe touche lesol( y(T)=0) et lavitesse( v x (T),v y (T))etla position delaballe (x(T),y(T))`a cetinstant T. Tracezsurungraphique lasuperp ositiondestra jectoirespour x 0 0,y 0 =1,et ?v?=10,ou lavites seinitialefait unangleθavecl'horizontale.

2.4.TP3:NEWTON ETLABALLE DEPING-PONG71

Vousprendrezplusieursvaleurs pour θentreπ/2et-π/2.

2.4.3Pour allerplusloin

Comparaisonmesures/th´ eorie:lorsd'unrebond,lavitessec hangecomme ceci: v x →α×v x ,v y →-α×v y c'est`a dire,lesdeuxcomposan tesdela vitessesont multipli´ eesparunfac- teurderestitution, etla vitesseselon ychangedesigne.Utiliserv otre fonctionrebondfoncpourcomparerlatraje ctoiremesur ´eea veclatrajec- toireth´ eoriquepourtroisrebondsuccessifs.D'apr` escegraphique,donnez lavaleur ducoeficientde restitutionenpro c´edantparapproximationssuc- cessives. On trace la figure originelle avec en superposition les points de mesure dans le référentiel des pixels de l'image. on vérifie ainsi la qualité des points de mesure. on effectue ensuite un changement de référentiel. ici y=0 correspond à la position la plus basse de la balle, et x=0 correspond à la position la plus à gauche sur l'image. On a utilisé l'information que la taille d'un pixel est 0.0017 mètre (c'est la variable dx dans le script).

Matlab: applications en mécanique

LA207. Université Pierre et Marie Curie

TP4: le rebond de la balle de ping-pong

X, colonnes

Y, lignes

image

100200300400500600700800

50
100
150
200
250
300
350
400

00.511.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 x y trajectoire clear all; clf; % affichage de l'image subplot(2,1,1); a=imread('pingpong.png'); image(a); axis equal tight % on trace sur l'image les points de mesure hold on d=load('pingpong.dat'); x=d(:,1); y=d(:,2); plot(x,y,'b*-','linewidth',1) xlabel('X, colonnes'); ylabel('Y, lignes'); title('image') % changement de référentiel subplot(2,1,2); y0=413; % position de y=0 x0=x(1); % position de x=0 dx=0.0017; x=dx*(x-x0); y=dx*(y-y0); y=-y; % inversion de l'axe des y % on trace la trajectoire plot(x,y,'k*-'); xlabel('x'); ylabel('y'); title('trajectoire')

Les points de mesure dans un

référentiel qui va nous faciliter le calcul des vitesses et des énergies

012./)*--*21324536-2732)*+,-

2 2 -*05829 -*0582:

14*0*61)/58

0;144*0*61)/5821324536-2732)*+,-

2 2 -*05829 -*0582: g=9.81; % gravité m=0.005; % masse de la balle n=length(x); % nombre de points de mesure dt=0.04; % intervale de temps entre les images tvec=0:dt:(n-1)*dt; % vecteur du temps % calcul de la vitesse vx=zeros(n,1); vy=zeros(n,1); for ind=2:n-1 vx(ind)=(x(ind+1)-x(ind-1))/(2*dt); vy(ind)=(y(ind+1)-y(ind-1))/(2*dt); end % calcul de l'acceleration ax=zeros(n,1); ay=zeros(n,1); for ind=3:n-2 ax(ind)=(vx(ind+1)-vx(ind-1))/(2*dt); ay(ind)=(vy(ind+1)-vy(ind-1))/(2*dt); end % on trace la vitesse et l'acceleration au cours du temps subplot(2,1,1); plot(tvec,vx,'bo-',tvec,vy,'ro-') xlabel('temps'); ylabel('vitesse'); title('la vitesse au cours du temps') legend('selon x','selon y') grid on subplot(2,1,2); plot(tvec,ax,'bo-',tvec,ay,'ro-') xlabel('temps'); ylabel('aceleration'); title('l''acceleration au cours du temps') legend('selon x','selon y')quotesdbs_dbs28.pdfusesText_34
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