Enregistrer une trajectoire

Le but de la séance est d’enregistrer la trajectoire de plusieurs mouvements, sous la forme d’une chronophotographie.

Les chronophotographies sont utiles pour repérer les phases accélérées du mouvement. C’est à dire, les phases du mouvement où il y a une/des interaction(s).

Préparer la tablette Android

Il sera nécessaire de charger, dans cet ordre, les 2 applications suivantes:

Cx explorateur de fichiers (Play Store, gratuit)
Motion shot, qui n’est pas sur le Play store:
- à l’aide du navigateur (chrome par exemple), aller à l’adresse: https://motion-shot.fr.uptodown.com/android
- Télecharger l’application (version en cours: 2.2.1)
Ouvrir l’application Cx explorateur de fichiers. Choisir le stockage principal.

Aller dans le dossier Download et rechercher le fichier motion-shot-2-2-1.apk. Cliquer sur le fichier et accepter l’installation. Un message vous avertit des risques encourus pour l’installation d’une application non distribuée par le Play store. Accepter.

Premiers tests

On pourra alors utiliser l’application pour enregistrer les trajectoires de quelques mouvements (pas trop rapides). Comme présenté sur la video ci-dessous.

Vous pouvez alors vous tester l’application avec un premier mouvement. Choisissez un objet présentant un contraste suffisant par rapport au fond de l’image. Démarrez la vidéo, enregistrez le mouvement.

La chronophtographie est générée lors de l’arrêt de l’enregistrement. Il s’agit d’une image qui se trouve dans le dossier Pictures/Motion_Shot

Un exemple de chronophotographie obtenue:

Travail pratique

Expérimentations

Le matériel dans la classe permet de réaliser plusieurs situations expérimentales:

Une bille lancée sur un plan horizontal
Une bille lancée sur un plan incliné
Une bille lâchée en haut d’un plan incliné, guidée par un rail
Un pendule suspendu au plafond, en oscillation
…

Pour chacune de ces expériences, vous réaliserez la chronophotographie la plus précise possible, à l’aide de l’application téléchargée.

Vous téléchargerez ensuite l’image obtenue sur votre ordinateur (envoi en piece jointe d’un mail par exemple, ou partage par Drive). Il faut utiliser pour cela le menu partager en bas à droite de l’écran.

Pointage des positions

Télécharger le fichier compressé chronophotographie.zip Celui-ci contient:

le fichier python à executer: chronophotograpie.py
un dossier images avec divers enregistrements tests

Déplacer et décompresser (dézipper) le fichier dans un dossier de vos documents: Documents/physique/ par exemple.

Dans Winpython: Lancer un IDE Python, comme par exemple IDLEX Python. Dans le menu Fichier, ouvrir le programme chronophotographie.py. Puis Executer depuis le menu Run > Run Module F5.

Dans la fenêtre graphique, cliquer sur select image et suivre les instructions:

Faire la calibration en cliquant sur le centre du cercle rouge
Et réaliser le pointage, c’est à dire, cliquer sur la position du même point, au fur et à mesure de son avancée dans le mouvement. Des marqueurs s’ajoutent à l’image. La liste des coordonnées s’affiche alors à droite.

Lorsque la saisie est terminée, cliquer sur valider. Un fichier coordonnees.txt est alors créé dans le même dossier, avec les coordonnées du point. On peut consulter le contenu avec un editeur de texte (Visual Studio, ou Notepad++).

Exploitation

Dans le programme IDLE python: ouvrir le programme traitement.py: Construisez et complétez votre script python au fur et à mesure des instructions. Executez régulièrement le script avec Run > Run Module F5.

Après l’import des modules pandas et matplotlib, ajouter les instructions qui permettent de charger les coordonnées dans la variable data:

import pandas as pd  # import de la librairie pandas (traitement données)
import matplotlib.pyplot as plt # et celle matplotlib (graphiques)
data = pd.read_csv("coordonnees.txt")
print(data)

Ajouter l’instruction suivante pour explorer l’objet data

print(data.columns)

Pour obtenir les valeurs de la seule colonne Y, on peut alors faire:

print(data.Y)

Pour afficher le tracé (X,Y), on ajoute le module matplotlib et on écrit:

plt.axis([0, 600, 0, 400])  # choix des echelles
plt.scatter(data.X,data.Y)
plt.show()

On remarque que la coordonnée Y est repérée à partir du bord inférieur de la fenêtre graphique. Alors que pour le pointage, c’était à partir du bord supérieur. On peut modifier les valeurs de TOUTE la colonne Y en faisant par exemple:

data.Y = 400 - data.Y

Le graphique généré est alors le suivant:

Enfin, pour sauvegarder le graphique, il faudra remplacer plt.show() par plt.savefig('output.png'). Le programme complet devrait alors être:

import pandas as pd  
import matplotlib.pyplot as plt
data = pd.read_csv("coordonnees.txt")
data.Y = 400 - data.Y
plt.axis([0, 600, 0, 400])
plt.scatter(data.X,data.Y)
plt.savefig('output.png')

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