Centre de gravité
Déterminer le centre de gravité d'un mouvement complexe
Ebene :
Collège, Lycée
Autor:
FizziQ
Objectif pédagogique :
Cette expérience permet aux élèves de comprendre le concept de centre de gravité et son comportement lors d'un mouvement complexe. Elle développe la capacité d'observation précise et la compréhension des lois fondamentales de la mécanique.
Concepts abordés :
Centre de gravité/centre de masse, Mouvement parabolique, Forces de gravité, Trajectoire d'un projectile, Barycentre
Description de l'activité :
L'élève utilise le module d'Analyse Cinématique de FizziQ pour étudier le mouvement d'un plongeur à partir d'une vidéo de la bibliothèque. Après avoir calibré l'échelle, il doit identifier et pointer sur chaque image la position du centre de gravité de l'athlète, un point qui peut se situer en dehors du corps selon la posture. En exportant ces données vers le cahier d'expérience, l'élève observe la forme de la trajectoire et vérifie qu'elle correspond bien à une parabole.
Matériel requis :
Smartphone ou tablette avec l'application FizziQ, Vidéo "Plongeon" de la bibliothèque FizziQ
Eclairage scientifique
Le centre de gravité est le point d'application de la résultante des forces de pesanteur s'exerçant sur un corps. Pour un objet soumis uniquement à la gravité, ce point suit une trajectoire parabolique décrite par les équations du mouvement uniformément accéléré : x(t) = x₀ + v₀ₓt et y(t) = y₀ + v₀ᵧt - ½gt², où g est l'accélération de la pesanteur (9,81 m/s²). Dans le cas d'un corps articulé comme un plongeur, le centre de gravité correspond au barycentre pondéré des masses des différentes parties du corps. Sa position relative n'est pas fixe et peut se situer en dehors du corps physique, selon la posture adoptée. Par exemple, lorsque le plongeur se recroqueville ou s'étire, son centre de gravité se déplace par rapport à son anatomie, mais la trajectoire globale de ce point reste invariablement parabolique. L'intérêt de cette expérience réside dans la confrontation entre l'intuition visuelle (mouvement complexe de rotation) et la rigueur physique (trajectoire parabolique simple du centre de gravité).