165 – Balle à sauter

Balle rebondissante élastique  

Introduction à: 

Conversions d’énergie, énergie potentielle, énergie cinétique, énergie de tension, choc élastique 

Matériel:  

• Balle sautillante / balle flammée / balle de tennis / balle élastique  
• règle graduée / mètre  
• téléphone portable avec fonction vidéo / caméra vidéo  

Réalisation:  

Nous laissons tomber la balle devant le mètre d’une hauteur d’environ un mètre sur une surface dure (sol) et la faisons rebondir plusieurs fois. Ce faisant, nous filmons le processus au ralenti.  

Observation:  

• La balle accélère en chute libre.  
• Lors de l’impact, la direction de sa vitesse s’inverse.  
• Puis elle ralentit à nouveau et s’arrête brièvement.  
• Dans le ralenti de la vidéo, et encore mieux dans l’image fixe, on peut lire la hauteur de vol sur la barre de mesure.  
• La chute libre commence alors à nouveau.  
• La hauteur de vol diminue après chaque impact sur le sol.   

Explications : le poids de l’air :   

• La force du poids agit vers le bas.   
• Lors de l’impact, la balle est déformée élastiquement et subit ainsi un coup vers le haut.   
• Maintenant, seule la force du poids agit jusqu’au prochain impact.  
• Du point de vue énergétique, l’énergie en hauteur de la balle se transforme progressivement en énergie cinétique.   
• Lors de l’impact, l’énergie cinétique se transforme en énergie de tension, qui se transforme ensuite à nouveau en énergie cinétique, etc.  
• Les hauteurs de vol décroissantes nous permettent de conclure à une perte d’énergie mécanique, qui se produit à chaque impact.   
• La déformation de la balle génère des frottements et donc de l’énergie thermique.  

Potentiel didactique:  

Il est intéressant de se demander si le même pourcentage d’énergie mécanique est perdu à chaque impact. On peut le constater en observant la succession des hauteurs de vol.