On gonfle un ballon de baudruche avec de l’air. On enregistre le mouvement de chute du ballon avec un capteur de position à ultrasons donnant la position et la vitesse du corps en fonction du temps. On observe que la vitesse augmente rapidement, puis tend vers une valeur constante la vitesse limite de chute. A partir des mesures enregistrées, on réalise le graphique de la vitesse du ballon en fonction du temps. Ensuite, on décrit la chute en considérant des modèles de chute de plus en plus précis: chute libre simple, avec Archimède, avec frottement laminaire et finalement avec frottement turbulent. En faisant dans chaque cas la courbe de la vitesse en fonction du temps et en les comparant avec la courbe expériementale.

• Gonfler le ballon à un diamètre de 25 à 27 cm.
• Monter sur le tabouret et tenir le ballon bien à la verticcale à environ 50 cm sous le capteur à ultrasons.
• Attendre un minute que les mouvements de l’air se calment.
• Enclencher l’enregistrement.
• Lâcher délicatement le ballon sans lui donner de vitesse initiale.
• Sélectionner dans les mesures la plage de données correspondant à la chute et copier ces données dans un fichier odt ou xls.
• Mettre au net les données dans un tableau et réaliser le graphique de la vitesse en fonction du temps, et mettre le fichier à disposition des élèves sur réticule.
• Avec les élèves, discuter les différents modèles, faire les calculs et comparer sur la graphique les courbes théoriques avec la courbe expérimentale. ( voir document )

Théorie et exemple de mesures:

modelisation-chute-ballon-3os