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Mouvement de recul d'une patineuse qui lance une balle

Une application simple de la conservation de la quantité de mouvement sur l'exemple d'une patineuse lançant une balle. Créé par Sal Khan.

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Transcription de la vidéo

alors maintenant en fait on va imaginer qu'on a une patineuse qui est donc sur une patinoire hop voilà notre patinoire n'est pas très lisse et donc on a une patineuse hop comme ça on sera peut être un patineur un bon c'est comme tu t'en doutes c'est pas très important donc aller comme ça donc elle est sur ses patins et donc elle tient dans sa main en fait une balle donc on a notre patineuse donc le mal à plier op et la balle on va l'appeler donc en 10 b et donc ce qu'on sait c'est qu'on le sait que à la masse de la balle vos noms 0,15 kg que la masse de la patineuse plus la masse de la balle qu'on va appeler la masse totale ça nous fait 50 kg donc bien de là on peut déduire que la masse et la patineuse et bien c'est 49 49 49 85 kg qu'est ce qui se passe en fait cette patineuse on va imaginer qu'elle peut jeter la balle et qu'elle peut jeter la balle pas n'importe comment mais tout droit comme ça bon alors c'est pas hyper facile c'est même pas possible mais on va imaginer qu'elle peut donc être lance la balle tout droit comme ça avec une vitesse v et donc on sait que v v bien ça va valoir donc 35 mètres par seconde trente cinq mètres par seconde donc voilà et donc la question en fait qu'on se pose c'est qu'est ce qui va arriver à la patine une fois qu'elle aura lancé la balle alors ça paraît pas forcément intuitif mais en fait ça l'est c'est à dire que quand tu lances un objet comme ça en avant et bien en fait qui va se passer c'est que tu vas voir un mouvement de recul alors l'exemple plus courant est malheureusement pas l'exemple plus voyeux mais c'est si tu imagines quelqu'un qui tire avec par exemple un fusil et bien en fait les pôles de cette personne qui tire au fusil va voir un mouvement de recul parce que comme la quantité de mouvement se conserve il ya telle quantité de mouvement qui part vers l'avant qu'il faut qu'ils aient quantité de mouvement qui partent vers l'arrière pour que la loi soit respectée et la loi à la fin de ces deux mouvements et conservé dans ces cas là tu vas finalement le qualifier parfaitement similaire donc comme cette patineuse va lancer la balle à une vitesse assez rapide 35 mètres par seconde c'est quand même assez rapide et bien pour compenser ce mouvement ce 56e mouvement qu'elle donne à l'objet vers l'avant elle va avoir un mouvement de recul vers l'arrière et en fait tu vois on a pris une patineuse qui est donc sur de la glace pour simplifier le problème se gomment crédit donc l'histoire du fusil en fait ça va juste être l'épaule parce que comme tu es sur le sol via du frottement tu vois pas de raison de reculer tout entier alors que la com de patineuses aller sur des patins et sur de la glace est bien la quantité de mouvement va être transférée à tout son corps elle va juste glissé donc pour notre cas c'est quand même beaucoup plus simple à calculer donc on va dire que son mouvement de recul il est comme ça à une vitesse donc v patineuse goût d'ailleurs d'observer appelé veba et hop b et donc la question est bien c'est combien est-ce que ça vaut la vitesse de recul de la patineuse alors d'ailleurs lâcheté des mêmes aidés parce que tu vois en direct que la vitesse doit être dans l'autre sens mais tu verras que même par le calcul en fait on va retrouver que la vitesse de la patineuse doit bien être un verre à l'opposé du sens de la vitesse de la balle et qu'il s'agit donc bien d'un mouvement de recul donc on y va on va résoudre ce petit problème donc c'est toujours pareil on décompose bien le problème en deux étapes on va d'abord considérer ce qui s'est passé avant qu'elle lance la balle donc ça va être notre état initial donc à l'état initial et ensuite et bien en fait initial et vient ensuite on considère ce qui se passera une fois qu'elle a lancée donc ce qu'on appellera état final et le moment où elle lance bass un moment un peu compliqué finalement donc on s'en occupe pas rien fait on n'en a pas besoin donc l'état initial ce qu'on a dit c'est qu'on a un objet dont qui est con système pardon pied constitué de deux objets qui est la patineuse plus la balle donc notre patino de plus notre balle elles ont une masse qui est masse totale et donc elles ont une vitesse du v égal 0 donc je peux dire que la quantité de mouvement initial de mon système et bien c'est masse totale x 0 donc c'est zéro donc il n'ya pas de quantité de mouvement au départ donc là la cantine moment nuls donc maintenant ce qui se passe c'est que à l'état final donc finale ce qui se passe on a dit c'est que c'est que il y a deux choses différentes qui se passe donc en fait cette fois ci on a donc si je fais la somme de la quantité de mouvement mais au final c'est la somme des quantités de mouvements de mes deux objets qui sont pas tus balle et bien ça va être la masse de la patineuse fois la vitesse de la patineuse plus la masse de la balle fois la vitesse de la balle donc là je vérifie la masse de la balle je la connais la vitesse de la base je la connais et la masse de la patineuse je la connais et le la quantité de mouvement est à finale et bien comme je sais que la quantité de mouvement ce concert donc que delta paix est égal à zéro puisque je n'ai aucune forces qui s'exercent sur le système durant tout le mouvement eh bien je sais que là quand la quantité de mouvement final et bien c'est égal avec entêtement initial et c'est égal à zéro donc je vois maintenant j'ai plus qu'à développer tout ça et je devrais m'en sortir très bien donc ce qu'on écrit c'est qu'on met tout dans l'autre sens c'est plus facile donc on dit que m de la patineuse x v de la patineuse + mas de la balle x lite est bel et bien c'est égal à zéro donc je vois qu'en fait une allemand est bien masse de la patineuse fois vitesse de la patineuse ça doit être égale à - mas de la balle fois vitesse de la balle et alors ça tu vois c'est intéressant on retrouve le moins donc je te parler ce qui veut bien dire que finalement comme initialement n'y avait pas tentés - et bien une fois qu'elle a lancé cet objet vers l'avant la patineuse va devoir compenser la quantité de mouvement qu'elle a donné à la balle donc c'est pour ça qu'on montre bien ce mois est donc finalement et bien à la vitesse de la patineuse qui est égal à - la masse de la balle fois la vitesse de la balle / hamas de la patineuse et donc tu vois qu'on est bien obligé / hamas de la patineuse puisque ils auront la même quantité de mouvement mais comme ils n'ont pas la même masse ça ne correspond pas à la même vitesse donc voilà pour l'expression qu'on va plus à littérale donc maintenant il ne reste plus qu'à faire l'application numérique de tout ça donc je prends la calculatrice - 0-15 x 35 / 49,85 et ça me fait moins 0 805 donc ça me fait rêver de la patineuse égales - 0,105 pardon mètres par seconde donc voilà donc j'ai trouvé la vitesse de la patineuse donc je vois bien que c'est une vitesse qui négative ça veut dire que simon a que je l'avais définis dans le sens de la balle la place ne va bien dans l'autre sens et alors ce qu'on peut regarder la sécu finalement donc ça ça veut dire que si tu veux en une seconde elle recule d'environ dix centimètres c'est pas énorme tu vois mais en fait c'est logique puisque comme elle elle est très lourde comparé à la balle est bien même si la quantité de mouvement de la balle est grande elle comme elle est très lourde finalement elle va voir un mouvement de recul plutôt faible et en fait tu vois que ce qui se passe ici donc que j'ai appelé mouvement de recul et bien sûr maintenant c'est ce qu'on cherche à avoir ça s'appelle un moins de propulsion donc c'est ce qui se passe dans les fusées des fusées en fait elles elles elles émettent du gaz très très rapide très rapidement et du coup ça leur permet par conservation d'attenté mouvement elle d'être propulsé vers le haut donc tu vois que c'est ça dépend de comment on voit le problème donc on va s'arrêter là et dans la suite on va faire des problèmes encore un petit peu plus compliqué