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Td corrigé TP corrigé - Td corrigé pdf

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

TP corrigé

Le pendule simple

I) Objectif: Étudier un dispositif simple permettant de mesurer une durée puis construire un pendule qui

«bat la seconde».

II) Matériel

Rapporteur d’angle Règle

Chronomètre Fils

Masses III) Mesure de la période

Une oscillation correspond à un aller-retour de la boule depuis la position d'où on la lâche.

5 OSCILLATIONS : mouvement est périodique ...

20 OSCILLATIONS : mouvement n’est plus périodique : l’amplitude des oscillations diminue.

Définition Un phénomène qui se reproduit identique à lui même à intervalle de temps régulier est appelé phénomène périodique.

On parle de mouvement périodique pour le pendule lorsque le nombre d’oscillations est petit.

Définition : La période du pendule est la durée d'une oscillation. Elle est notée T.

On souhaite mesurer la période T du pendule.

Il est préférable de mesurer la durée de 10 oscillations car l’erreur sur la mesure sera proportionnellement plus faible : écart relatif moindre.

On chronométre le temps t correspondant à 10 oscillations, c'est à dire la durée de 10 allers-retours de la boule.  = 11 s (plus de précision est un peu illusoire)

L'unité de la période est donc la seconde (s)

IV) Études des paramètres influant sur la période T du pendule

Les paramètres qui peuvent influer sur la période du pendule : Angle initial/masse/longueur de fil.

Nous allons centrer notre étude sur 2 paramètres : masse et longueur de fil.

T = 1,1 s

(2)

a) Influence de la masse

Prendre 2 systèmes de masses différentes:

m1 = 20g et m2 = 40g

On lance le pendule toujours avec le même angle α = 20°

Conclusion: La masse de la boule n’intervient pas sur la période du pendule.

b) Influence de la longueur L du pendule.

On prend la masse m1 = 20g. On lance le pendule toujours avec le même angle α = 20°

On fait varier la longueur L du pendule et on détermine la période du pendule.

La période augmente quand la longueur L augmente

La période correspondant à la longueur 0,8m n’est pas le double de la période correspondant à la longueur 0,4m . Donc la période n’est pas proportionnelle à la longueur du pendule.

On compléte le tableau ci contre puis on trace le graphe T2 = f(L).

m1 = 20g m2 =40g

10T (s) 11 11

T (s) 1,1 1,1

L (m) 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

10T (s) 11 13 14 16 17 19

T (s) 1,1 1,3 1,4 1,6 1,7 1,9

L (m) 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

T2 (s2) 1,2 1,7 2,0 2,6 2,9 3,6

(3)

On s’aperçoit (Oh joie !) que T2 est proportionnelle à L.

Quelle relation peut être la bonne pour exprimer la période du pendule?

1)T = 2Lg 2) T = L

2g 3) T =

g

2 L 4) T =

L 2 g

Il faut que L soit au numérateur pour que T augmente lorsque L augmente 2 et 4 éliminées.

1) impossible car dans ce cas T proportionnelle à L. Or c’est T2 qui est proportionnelle à L : relation 3)

«battre la seconde» signifie pour un pendule faire un aller simple en 1 seconde donc T = 2,0 s

Utilisons la relation 3) pour calculer quelle doit être la longueur d'un pendule qui «bat la seconde.» On trouve L = . . .

V) CONCLUSION:

Autre paramètre : g, l’accélération de pesanteur : il faudrait retourner sur la lune pour vérifier. . .

Comment améliorer la mesure : détction automatique du passage du fil en certains points (équilibre par exemple) par un système optique. . .

 

               



 







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