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  • Publié le : 28 décembre 2010
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Activité 2 – Comment peux-tu expliquer le mouvement des balles?

Matériel : 2 balles de tennis (ou balles de ping-pong ou ballons), 2 bouts de ficelle de 30 cm, ruban adhésif

Que faire?

1. Utilise du ruban adhésif pour attacher un bout d’une ficelle à une balle de tennis (si tu utilises un ballon, remplis-le d’air et fais un nœud; puis attache un bout de la ficelle).
2. Refais lamême chose pour l’autre balle de tennis.
3. Suspends les balles en les attachant à une barre horizontale ou demande à ton partenaire de tenir les ficelles de manière à ce que les balles pendent côte à côte, 3 ou 4 cm l’une de l’autre.
[pic]

Questions

Hypothèse - Qu’arrivera-t-il si tu souffles très fort entre les deux balles de tennis? Pourquoi?

Approche-toi à une distance de 5 à 7cm des balles et souffle de façon continue entre les deux balles.

Observations - Qu’as-tu observé?

Justification - Comment peux-tu expliquer tes observations?

Comparaison - Compare le comportement des balles de tennis à la feuille de papier de l’activité 1.

http://pierre.rondel.free.fr/portance.htm

Cas des balles en rotation[modifier]

Quand une balle est en rotation,liftée oucoupée, c’est-à-dire d'axe de rotation horizontal, perpendiculaire à Vo, alors la traînée et la portance restent dans le plan vertical ( g, Vo): la trajectoire reste plane. Si la balle est brossée vers le bas (rotation sens direct), la balle sera aspirée vers le haut, et si la rotation est très vive, la trajectoire peut même passer derrière le lanceur ( expérience de Heim) ou présenter des boucles !Si la balle est brossée par le haut, la balle sera par le même effet Magnus aspirée vers le bas : en gros, il suffit de rajouter une force en [pic]. Ces effets sont utilisés au ping-pong, au tennis, au golf. dans le cas des balles de golf, les trous "slazsenger" ont même été brevetés, car ils modifient le "décollement de la couche limite", donc la portance.
Évidemment, sinon, la trajectoire n'estplus plane : le coup franc "platini" au football le démontre. Mais alors, tout devient beaucoup plus compliqué. Il est inutile de vouloir réduire le problème à celui d'un point + une force modélisée. Le problème devient un "vrai" problème de vol, d'aérodynamique : par exemple le service flotteur au volley-ball est assez surprenant. Mais aussi les lancers de poids, de marteau sont à distinguer,pour ne parler que de disciplines d'athlétisme "simples" ; il a fallu règlementer pour avoir des résultats "comparables".
Si l'objet perd sa forme sphérique ( ballon de rugby, freesby, de disques, de javelots), alors c'est encore plus compliqué. Et dans le cas des balles, obus, flèches, etc , ces problèmes sont exacerbés. Il y aura couplage entre le mouvement autour du centre de gravité et lemouvement du centre de gravité via le torseur des forces aérodynamiques ; le cas du boomerang montre que cela peut être complexe, même dans le cas d'un objet solide. Si l'objet ne l'est pas ( badminton, flèches et même les balles si on tient compte de leurs modes de vibration), c'est encore plus complexe.
Souvent, il a fallu reconsidérer l'analyse du mouvement dès que la photographie, en particuliergrande vitesse, a mis en évidence le caractère non ponctuel du mobile ( voir allée de tourbillons de Karman); la simple loi de force f(v) croissante qui sous-tendait tout l'article doit être re-visitée ; en aérodynamique, il convient de rester prudent avec les modèles, et ne pas extrapoler à outrance.

(http://fr.wikipedia.org/wiki/Balistique_ext%C3%A9rieure)http://www.larousse.fr/encyclopedie/nom-commun-nom/fluide/52644

http://grenoble-sciences.ujf-grenoble.fr/ouvrages/extraits/31011151.pdf

Le lift d'une balle de tennis est un autre exemple : si l'on se place dans un repère lié à
la balle (voir figure 9), l'air dans la partie supérieure de la balle, qui tend par viscosité
à être entraîné dans son mouvement de rotation, sera ralenti par celle-ci. L'air de la
partie...
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