LES HORLOGES FABRIQUEES PAR L’HOMME
LE PENDULE SIMPLE
I/ Introduction
Il a permis à HUYGENS de concevoir la première horloge en 1657.
Il a permis à RICHER de montrer, en 1671, que la terre était aplatie aux deux pôles.
Il a permis à BORDA, en 1772, de mesurer pour la première fois l’accélération de la pesanteur g.
Il a permis à FOUCAULT, en 1852, de prouver la rotation de la terre.
Je suis « le Pendule simple », oscillateur qui effectue des allers et retours en fournissant un étalon de temps.
II/ Dispositif expérimental
Un pendule simple est constitué d’un fil inextensible de masse négligeable et de longueur l, à l’extrémité duquel est accroché un objet solide de petites dimensions. On l’écarte de sa position d’équilibre d’un angle et on le lâche sans vitesse.
1) Décrire le mouvement de ce pendule.
2) Quelles sont les forces qui s’exercent sur le solide ? Le solide est-il pseudo-isolé ? Justifier.
3) On appelle oscillation un aller-retour du pendule.
a) Peut-on affirmer que le mouvement du pendule est périodique ? Définir de façon générale un phénomène périodique.
b) Proposer une ou des mesures permettant de déterminer la durée d’une oscillation. Réaliser ces mesures.
c) Quelles conditions faut-il respecter pour obtenir un résultat de précision satisfaisante.
III/ De quoi dépend la période d’un pendule simple ? 1) Hypothèses préalables
- Etablir une liste des paramètres qui peuvent, à votre avis, influer la période du pendule et préciser quels seront les effets de ces paramètres.
- Proposer des expériences permettant de valider ou de démentir ces hypothèses.
2) Mesures
- Réaliser les expériences proposées concernant chaque paramètre en ne faisant varier qu’un seul paramètre à la fois.
- Mesurer la période du pendule à chaque modification de paramètre (la mesure doit être faite sur plusieurs périodes et répéter plusieurs fois !).
3) Conclusion
- Quels sont les paramètres qui influent sur la période du pendule ? IV/ Expression de la période
1) Montrer que le résultat expérimental permet de vérifier que l’expression de la période du pendule simple est la suivante :
2) Réalisation d’un étalon de durée
- On dit qu’un pendule bat la seconde si sa période est T = 2 s. Justifier cette expression.
- Quel paramètre faut-il ajuster et à quelle valeur pour réaliser un tel pendule ? 3) Détermination de la masse de la terre.
- Calculer la valeur de g à partir cette étude expérimentale ?
- Montrer qu’on peut retrouver ainsi la masse de la terre (G = 6,67x10-11 SI ; RT = 6380 km) et effectuer le calcul.
π g 2
T l
LES HORLOGES FABRIQUEES PAR L’HOMME
LE PENDULE SIMPLE
I/ Introduction
Il a permis à HUYGENS de concevoir la première horloge en 1657.
Il a permis à RICHER de montrer, en 1671, que la terre était aplatie aux deux pôles.
Il a permis à BORDA, en 1772, de mesurer pour la première fois l’accélération de la pesanteur g.
Il a permis à FOUCAULT, en 1852, de prouver la rotation de la terre.
Je suis « le Pendule simple », oscillateur qui effectue des allers et retours en fournissant un étalon de temps.
II/ Dispositif expérimental
Un pendule simple est constitué d’un fil inextensible de masse négligeable et de longueur l, à l’extrémité duquel est accroché un objet solide de petites dimensions. On l’écarte de sa position d’équilibre d’un angle et on le lâche sans vitesse.
1) Décrire le mouvement de ce pendule.
2) Quelles sont les forces qui s’exercent sur le solide ? Le solide est-il pseudo-isolé ? Justifier.
3) On appelle oscillation un aller-retour du pendule.
a) Peut-on affirmer que le mouvement du pendule est périodique ? Définir de façon générale un phénomène périodique.
b) Proposer une ou des mesures permettant de déterminer la durée d’une oscillation. Réaliser ces mesures.
c) Quelles conditions faut-il respecter pour obtenir un résultat de précision satisfaisante.
III/ De quoi dépend la période d’un pendule simple ? 1) Hypothèses préalables
- Etablir une liste des paramètres qui peuvent, à votre avis, influer la période du pendule et préciser quels seront les effets de ces paramètres.
- Proposer des expériences permettant de valider ou de démentir ces hypothèses.
2) Mesures
- Réaliser les expériences proposées concernant chaque paramètre en ne faisant varier qu’un seul paramètre à la fois.
- Mesurer la période du pendule à chaque modification de paramètre (la mesure doit être faite sur plusieurs périodes et répéter plusieurs fois !).
3) Conclusion
- Quels sont les paramètres qui influent sur la période du pendule ? IV/ Expression de la période
1) Montrer que le résultat expérimental permet de vérifier que l’expression de la période du pendule simple est la suivante :
2) Réalisation d’un étalon de durée
- On dit qu’un pendule bat la seconde si sa période est T = 2 s. Justifier cette expression.
- Quel paramètre faut-il ajuster et à quelle valeur pour réaliser un tel pendule ? 3) Détermination de la masse de la terre.
- Calculer la valeur de g à partir cette étude expérimentale ?
- Montrer qu’on peut retrouver ainsi la masse de la terre (G = 6,67x10-11 SI ; RT = 6380 km) et effectuer le calcul.
π g 2
T l
