La chronophotographie est une technique permettant d'étudier le mouvement d'un système. Plusieurs images prises successivement et à intervalles de temps réguliers sont juxtaposées pour créer une chronophotographie.
La chronophotographie ci-dessous représente un système composé d'un motard et de sa moto en mouvement.
Lorsqu'il est ainsi installé sur sa moto, la taille du système est de h_r=1{,}6\ \text{m}.
L'ensemble de la prise de vue représentée sur la chronophotographie dure d=1{,}8\ \text{s}.
Quel référentiel est le plus adapté à l'étude du mouvement du système ?
L'étude des mouvements d'objets à la surface de la Terre se fait dans le référentiel terrestre.
Dans le référentiel choisi, comment peut-on caractériser la trajectoire du système ?
Le système se déplace en ligne droite : la trajectoire est rectiligne.
Comment peut-on qualifier le mouvement du système ?
La distance entre deux positions successives augmente. Cela signifie que la vitesse du système augmente et donc que le mouvement est accéléré.
Quelle est la durée t entre deux images sur la chronophotographie ?
On sait que l'ensemble de la chronophotographie dure d=1{,}8\ \text{s}. Comme il y a quatre positions du système représentées, cela signifie qu'il y a 3 intervalles de temps (il y a 4 intervalles entre les cinq doigts d'une main).
On peut donc calculer le temps t entre deux positions successives :
t=\dfrac{1{,}8\ \text{s}}{3}=0{,}6\ \text{s}
Le temps entre deux images est donc de 0,6 s.
Quelle est la vitesse moyenne v du système ?
On peut mesurer avec une règle la hauteur du système h et la longueur de la chronophotographie l.
On mesure :
h=1{,}6\ \text{cm}\\l=14{,}5\ \text{cm}
On sait que le système mesure h_r=1{,}6\ \text{m}. On peut calculer la longueur réelle l_r du parcours :
\dfrac{14{,}5\ \text{cm} \times 1{,}6\ \text{m}}{1{,}6\ \text{cm}}=14{,}5\ \text{m}
On peut calculer la vitesse moyenne v du système :
v=\dfrac{l_r}{d}\\v=\dfrac{14{,}5}{1{,}8}\\v=8{,}1\ \text{m.s}^{-1}
La vitesse du système est donc de 8,1 m.s-1.