Évolution des énergies d’un système en mouvement dans un champ de pesanteur − Partie 1¶

  • Objectif : Représenter, à partir de données expérimentales variées, l’évolution des grandeurs énergétiques d’un système en mouvement dans un champ uniforme à l’aide d’un langage de programmation.
  • Ce premier script analyse un fichier csv contenant l'altitude et la vitesse de la boule de pétanque.
  • Coller le bloc suivant en premier. Il importe les librairies nécessaires aux analyses.
In [1]:
# Initialisations diverses
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
Le bloc suivant lit et traite le fichier csv « altitude_vitesse.csv »
Ce fichier doit se trouver dans le même dossier que le script.
Ne tentez pas d'ouvrir ce fichier texte avec LibreOffice. Sinon, recommencez.
  • Coller le bloc suivant à la suite du précédent.
In [2]:
# Lecture du fichier et création des variables

# Nom du fichier à traiter
fichier="altitude_vitesse.csv"
# Lecture
Data = pd.read_csv(fichier, sep=',', header=0)
# Chaque variable se trouve dans un tableau à une dimension
t=Data['Temps']
z=Data['Z']
v=Data['V']
  • Coller le bloc suivant à la suite du précédent.
In [3]:
# Caractéristiques du système

# Masse du système en kg
m=0.60
# Intensité de la pesanteur en m⋅s-2.
g=9.81
  • Coller et Compléter le bloc suivant pour calculer et tracer les variations de l’énergie potentielle.
  • Renseigner l’étiquette « label » pour préciser l’unité
  • Justifier l’allure de la courbe.
In [5]:
# Calcul de l'énergie potentielle
Ep = [] # Liste vide
for i in range(len(v)) :
    Ep.append(m*g*z[i]) # Append ajoute en fin de liste
    # print(Ep[i])

plt.plot(t,Ep,'ro',label='Énergie potentielle de pesanteur en Joules')
plt.legend()
plt.show()
  • Coller et Compléter le bloc suivant pour calculer et tracer les variations de l’énergie cinétique.
  • Renseigner l’étiquette « label » pour préciser l’unité
  • Justifier l’allure de la courbe.
In [6]:
Ec = [] # Liste vide
for i in range(len(v)) :
    Ec.append(0.5*m*v[i]*v[i]) # Append ajoute en fin de liste
    # print(Ec[i])

plt.plot(t,Ec,'go',label='Énergie cinétique en Joules')
plt.legend()
plt.show()
  • Coller et Compléter le bloc suivant pour calculer et tracer les variations de l’énergie mécanique.
  • Renseigner l’étiquette « label » pour préciser l’unité
  • Justifier l’allure de la courbe.
In [7]:
Em = [] # Liste vide
for i in range(len(v))  :
    Em.append(Ep[i]+Ec[i]) # Append ajoute en fin de liste
    # print(Em[i])

plt.plot(t,Em,'ko',label='Énergie mécanique en Joules')
plt.ylim([0,30]) # plot prend l’initiative de tracer seulement la faible variation de Em, en modifiant l’échelle. On force ici l'affichage pleine échelle.
plt.legend()
plt.show()
  • Coller et Compléter le bloc suivant pour tracer la superposistion des variations des énergies.
  • Renseigner les étiquette « label »
  • Commenter.
In [8]:
#Parametres de la grille
ax = plt.gca()
ax.minorticks_on()
ax.grid(which='major', linestyle='-', linewidth='0.5', color='black')
ax.grid(which='minor', linestyle='-', linewidth='0.5', color='black')

# Tracé des énergies
plt.plot(t,Ep,'ro',label='Énergie potentielle de pesanteur (J)')
plt.plot(t,Em,'ko',label='Énergie mécanique (J)')
plt.plot(t,Ec,'go',label='Énergie cinétique (J)')
plt.legend()
plt.show()