Lancer de marteau
Athlétisme : mesure de la vitesse d'éjection lors du lancer de marteau
Niveau :
Lycée
Auteur :
FizziQ
L'activité offre une approche pratique pour comprendre la transformation du mouvement rotatif en mouvement linéaire, un concept clé en physique à travers l'étude du lancer de marteau, discipline olympique. En utilisant des outils d'analyse cinématique pour étudier une vidéo de lancer de marteau présente dans la bibliothèque cinématique, les élèves calculent la vitesse d'éjection et la confrontent à la vitesse théorique obtenue en utilisant la vitesse de rotation de l'athlète. Cette analyse permet d'identifier d'autres facteurs importants du lancer comme l'angle d'éjection vertical.
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Le lancer de marteau, une épreuve emblématique des jeux olympiques, est plus qu'une simple démonstration de force brute. C'est une danse complexe de physique, où technique, force, et mouvement se conjuguent pour atteindre des performances exceptionnelles. Au cœur de cette discipline se trouve une application directe des principes de la physique, notamment de la dynamique de rotation, des lois du mouvement de Newton, et de la conversion de l'énergie.
Premièrement, le mouvement rotatif joue un rôle central. Avant le lâcher, l'athlète tourne plusieurs fois sur lui-même, augmentant progressivement la vitesse de rotation. Cette phase est cruciale car elle établit la vitesse angulaire du marteau. Selon les lois de la conservation du moment angulaire, plus la vitesse de rotation est élevée au moment du lâcher, plus la vitesse linéaire du marteau sera importante. C'est cette vitesse linéaire qui, en fin de compte, détermine la distance que le marteau parcourra.
Cependant, la force brute et la vitesse de rotation ne sont pas les seuls facteurs. La technique de l'athlète dans la gestion de cette force et de ce mouvement est primordiale. Un équilibre doit être maintenu entre la vitesse et le contrôle. Trop de vitesse sans un contrôle adéquat peut mener à un lancer imprécis ou même à une disqualification si l'athlète sort de la zone de lancer. Le lâcher du marteau est également un moment délicat : le timing et l'angle du lâcher doivent être optimisés pour exploiter pleinement la vitesse acquise et suivre une trajectoire qui maximisera la distance parcourue.
Ensuite, il y a la conversion de l'énergie. Au début, l'athlète investit son énergie cinétique dans le marteau via le mouvement rotatif. Au moment du lâcher, cette énergie cinétique rotative est convertie en énergie cinétique linéaire, propulsant le marteau dans les airs. La hauteur et l'angle de lancement jouent également un rôle crucial. Les principes de la physique balistique entrent en jeu : pour une vitesse donnée, il existe un angle optimal qui permettra d'atteindre la distance maximale. Cet angle est souvent proche de 45 degrés, mais peut varier légèrement en fonction de facteurs environnementaux comme le vent ou la résistance de l'air.
L'activité que nous proposons permet d'aborder certains de ces éléments et à l'élève de réfléchir sur cette discipline tout à fait particulière.