InteractionsInteractionsInteractionsInteractions---- forces forces forces forces –––– effets des forceseffets des forceseffets des forceseffets des forces Objectifs :

1

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TP –––– Ch Ch Ch 03 Ch 03 03 03

Nom, prénom : Classe :

Interactions Interactions Interactions

Interactions---- forces forces forces forces – –– – effets des forces effets des forces effets des forces effets des forces

Objectifs :

• Faire l’inventaire des actions s’exerçant sur un système, étudier leurs effets.

• Représenter ces actions

• Etudier la force de tension d’un ressort, et la poussée d’Archimède.

I I

I I ---- E E E Etude de la force de tension d’un ressort. tude de la force de tension d’un ressort. tude de la force de tension d’un ressort. tude de la force de tension d’un ressort.

Suspendre le ressort à la potence, et mesurer la longueur à vide

l l l l

₀, c’est à dire sans aucune masse marquée.

Suspendre une masse m à l’extrémité libre du ressort, et noter sa longueur

l l l l _.

•

Faire le bilan des forces s’exerçant sur la masse marquée à l’équilibre. Préciser leur direction et leur sens :

………

……….

• Rappeler le principe d’inertie. En déduire une relation entre les forces exercées sur la masse marquée.

………

……….

………

……….………

• Compléter le tableau ci-dessous, dans lequel :

T est la force de tension exercée par le ressort sur la masse (m) : comment peut-on calculer son intensité ? (on prendra g = 9,81 N.kg^-1) : ……….

x est l’allongement du ressort : x

= ∆ l ⁼ l ^– l

⁰

Remarque : Choisirles masses marquées pour avoir un échantillonnage correct, compte tenu des limites du ressort

m (en kg) T (en N)

l

^{(en m)}

x (en m)

• Dans EXCEL, tracer le graphe T = f(x) donnant les variations de la force de tension du ressort en valeur de l’allongement x.

• Modéliser cette courbe : « ajouter courbe de tendance : choisir les options « passe par l’origine » -

« afficher l’équation » et « afficher le coefficient de détermination » En déduire la relation entre T et x. Préciser les unités.

l

2 II

II II

II ---- E E Etude d E tude d tude d tude de la poussée d’Archimède e la poussée d’Archimède e la poussée d’Archimède.... e la poussée d’Archimède

Suspendre un cylindre au ressort.

• Mesurer la longueur du ressort : l₁ . ...

• Calculer l’allongement

x

₁. En déduire la valeur de la force 1 exercée par le cylindre sur le ressort, puis la valeur du poids du cylindre.

………..

……….

……….

• Choisir une échelle convenable et représenter ces forces sur le schéma.

Echelle : ……….

• Noter le volume d’eau dans l’éprouvette : V₁ = ………. mL

Introduire le cylindre dans l’éprouvette.

• Noter le nouveau volume dans l’éprouvette V2

=

………. mL

• Mesurer la nouvelle longueur du ressort : l_{2 = …………..}

• Calculer l’allongement

x

_2. En déduire la valeur de la force exercée sur le ressort :

………..

………..

• Représenter, à la même échelle que précédemment, les forces et .

Exploitation :

• Etablir le diagramme des interactions pour le cylindre.

• En utilisant les résultats précédents, montrer que le cylindre, à l’équilibre, subit une action que l’on appellera « poussée d’Archimède » :

………...

………...

………...

• Quelles sont les caractéristiques de cette force ?

Direction : ………..

Sens : ………...

Valeur : ………

CYLINDRE

3 Principe d’Archimède.

• Compléter et vérifier le principe d’Archimède : « Tout corps entièrement plongé dans un liquide subit une force ………, dirigée du ……….. vers le ………., appliquée au centre de poussée du solide, et égale au poids du liquide déplacé. »

Rappel : masse volumique de l’eau : ρ = 1,0 g.mL^-1

III III III

III – –– – Equilibre à 3 forces. Equilibre à 3 forces. Equilibre à 3 forces. Equilibre à 3 forces.

• Réaliser le montage expérimental ci-contre, correspondant à l’équilibre du mobile autoporteur après avoir incliné la table à « coussin d’air ».

• Peser le mobile autoporteur. M = ……….

•

En déduire la valeur du poids du mobile .On prendra g = 9,8N.kg^-1

P = ……….

• Evaluer l’angle d’inclinaison α de la table par rapport à l’horizontale. α = ………

• Noter la valeur de la force indiquée par le dynamomètre lorsque le coussin d’air fonctionne : T = ………..

Exploitation des résultats

• Etablir le diagramme des interactions pour le mobile.

• Le mobile étant en équilibre, quelle relation vectorielle peut-on écrire entre les différentes forces s’exerçant sur le mobile.

………

• En utilisant règle et rapporteur, représenter soigneusement les deux forces et .

Indiquer l’échelle choisie

: ………..

• Par construction graphique, déterminer les caractéristiques de la troisième force :

Direction : ………

Sens : ………

Valeur : ………

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