L'analyse vidéo du mouvement en travaux pratiques de mécanique

Les travaux pratiques de mécanique du premier cycle ont longtemps reposé sur l'utilisation d'outils anciens:  l'enregistrement sur papier des trajectoires de mobiles à coussin d'air, les mesures dynamométriques, le chronométrage manuel. Ces moyens rudimentaires sont imprécis et nécessitent, de la part des étudiants, des phases de dépouillement longues et fastidieuses, qui s'effectuent au détriment d’une réflexion sur la démarche expérimentale et l'analyse scientifique.

On a souhaité remédier à cette situation en passant à des moyens modernes d'acquisition vidéo, couplés à un traitement informatique des données. Il n'est cependant pas question d'en faire une procédure "presse-bouton" et chaque étape demande une participation active de l'étudiant. L'avantage est un accès beaucoup plus rapide à des données expérimentales quantitatives, précises, et nettement plus nombreuses que dans un traitement "manuel". Le gain de temps permet à l'étudiant d'en consacrer plus à l’élaboration du protocole expérimental et à la modélisation.

En pratique, on utilise deux logiciels gratuits :

- Tracker, pour la numérisation des vidéos.

- LibreOffice, pour le traitement numérique et la production de graphes à partir des données numérisées.

Tracker

Tracker est un logiciel gratuit d'analyse et modélisation, qui s'appuie sur les ressources JAVA de l"Open Source Physics" (www.opensourcephysics.org). Il permet de numériser les trajectoires de mobiles à partir de vidéos sous divers formats, produisant des tableaux et graphes pour la position, la vitesse et l'accélération. Il est conçu pour un usage en travaux pratiques de premier cycle universitaire, ainsi que pour des besoins d'illustration et de simulation, lors des cours de mécanique.

L'utilisation du language Java permet de faire tourner le logiciel sur les systèmes les plus communs : Windows, Mac OS X, Linux. Il peut être téléchargé en allant à  Tracker 

LibreOffice

LibreOffice est un logiciel intégré (Tableur, Traitement de texte, Editeur de présentation, Base de données)  gratuit descendant, parmi d'autres, de OpenOffice. Il a l'avantage, par rapport à ses concurrent gratuits, d'être souvent mis à jour (correction de "bugs") et de présenter des options adaptées aux travaux pratiques (notamment en ce qui concerne la gestion des barres d'erreurs). Son utilisation est imposée aux étudiants pour éviter que l'enseignant ait à répondre à des questions sur l'utilisation d'une demi-douzaine de tableurs différents.

On peut le télécharger en cliquant sur ce lien : LibreOffice

Pour commencer...

1) Sur votre ordinateur portable installer le :

   a) Logiciel Tracker

   b) LibreOffice  

   c) Une vidéo exploitable, typiquement  Chute d'une bille , mais il y a d'autres exemples.

2) Lire les INSTRUCTIONS au sujet de Tracker et de l'exploitation des données qu'il produit dans un tableur. Il y a aussi l'option youtube Instruction Tracker.

3) Reproduire ces instructions pour traiter votre exemple de vidéo.

4) Exporter les données de Tracker vers le tableur. Attention au format ! Il faut conserver toutes les décimales.

5) Utiliser le tableur pour le traitement cinématique, en créant par dérivation numérique, les colonnes vitesse et accélération.

6) Utiliser le tableur pour construire une représentation graphique à partir des données cinématiques.