Thierry CHAUVET Terminale S - Page 1/4 Sciences Physiques au Lycée
Classe: TS Nom-Prénom:
TP
Ph ys iq ue - P0 9
La mécanique Newton
1- Objectifs
Les objectifs de ce travail sont de:
- Tracer des vecteurs vitesse et accélération
- Vérifier expérimentalement la deuxième loi de Newton
2- Introduction
On veut vérifier expérimentalement la loi du mouvement du centre d’inertie d’un corps. Pour cela on utilise un mobile autoporteur S relié à un point fixe O par l’intermédiaire d’un ressort à spires non jointives et à réponse linéaire.
Le mobile repose sur une table horizontale et l’ensemble est représenté sur les figures ci-contre.
Le ressort étant "à vide", c’est-à-dire ni tendu ni comprimé, on enregistre la position Bde la projection du centre d’inertieGddu mobile autopôrteurS.
On tire sur le ressort, dont l’axe reste parallèle à la table et on lance le mobile. On enregistre à intervalles de temps successifs, égaux à
, les projections Ai des positions successives du centre d’inertieG.La masse du solide est m=0,600kg et l’intervalle de temps est
=60,0ms.On obtient finalement un enregistrement à l'échelle 1 (dernière page), en notant A1la position à la date t1=
, A2la position à la datet2=2
, etc.La valeur de
est suffisamment petite pour que l’on puisse confondre vitesse instantanée à la date ti et vitesse moyenne sur l’intervalle de temps[ti-1;ti+1].Remarque: On considérera que le vecteur vitesse instantanée au point A2 (à la date t2), noté V
2, aura lescaractéristiques suivantes:
- Direction: celle du vecteur
A A
1 3- Sens: celui du mouvement (deA1versA3) - Valeur (norme):
A A
1 32τ
● Pour tracer le vecteur
V
2au pointA2on procède de la manière suivante:
- Tracer le segmentA1A3.
- Mesurer la longueur L du segmentA1A3, à0,5mmprès.
- Calculer la vitesse moyenne sur le segmentA1A3en divisantLpar2
(attention aux unités).- Tracer une demi-droite parallèle au segmentA1A3et passant par le pointA2.
- En utilisant l'échelle1cm→0,1m.s-1, marquer l'extrémité du vecteur
V
2.
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3- Exploitation de l'enregistrement
Déterminer puis calculer la vitesse instantanée du mobile aux pointsA2,A3,A4,A5,A6etA7en complétant le tableau suivant:
point segment longueur (en mm) vitesse (en m.s-1) A2
A3
A4
A5
A6
A7
Avec comme échelle: 1cm→0,1m.s-1, construire en vert les vecteurs
V
2,
V
3,
V
4,
V
5,
V
6et
V
7, puis en prenant le point H comme origine, tracer les vecteurs
V
2,
V
3,
V
4,
V
5,
V
6et
V
7.
En s'aidant du tracé précédent, construire en rouge, au point A3, le vecteur
ΔV = V -V
3 4 2, puis mesurer la longueur de ce vecteur et en déduire la valeur de
ΔV = V -V
3 4 2en utilisant l'échelle imposée.
Procéder de même pour les pointsA4,A5etA6en complétant le tableau suivant:
point vecteur longueur (en mm) valeur (en m.s-1) A3
A4
A5
A6
Tracer les segmentsOA3,OA4,OA5etOA6. Qu'observe-t-on?
Le ressort, parfaitement élastique, est à réponse linéaire. Sa constante de raideur est k=11N.m-1. Donner les caractéristiques de la force de rappel
T
3, exercée par le ressort sur le solide, à la date t3 (il est conseillé de tracer un arc de cercle de rayonOB).
Thierry CHAUVET Terminale S - Page 3/4 Sciences Physiques au Lycée Faire l'inventaire des forces appliquées au solideS, à la datet3.
En déduire la somme vectorielle
ΣF
extdes forces extérieures appliquées àS, à la datet3.
Procéder de même pour les pointsA4,A5etA6.
Comparer la norme de
m ΔV
3Δt
(
t=2
) et celle deΣF
ext, à la datet3. Procéder de même pour les pointsA4, A5etA6.
Compléter le tableau suivant:
colonne 1 colonne 2 colonne 3 colonne 4 colonne 5
date point Norme de
m ΔV
iΔt
(N) Norme de
ΣF
ext(N)
Ecart relatif entre la colonne 3 et la colonne 4 par rapport à la
colonne 4
t3 A3
t4 A4
t5 A5
t6 A6
Conclure à partir des résultats fournis par le tableau ci-dessus.
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