TP PHYSIQUE
LES LOIS DE NEWTON
ETUDE DE LA DEUXIEME LOI
I/ La chute libre
Lancer le logiciel CD-MOVIE et cliquer sur « suite »
• Cliquer : Image / Série d'images / par texte : ouvrir le fichier « Chute verticale d’une balle de golf ».
Pour voir le phénomène étudié, cliquer Cinéma : on voit alors la séquence vidéo dont on va faire l'analyse. On peut la repasser plusieurs fois mais il faut d'abord la remettre à zéro à l'aide des flèches. Fermer l'image vidéo en
cliquant sur « Retour ».
• Dans la barre de menu cliquer : Préparer / Nombre de points par image, il faut enregistrer les positions de la balle il faut donc taper 1 et valider par OK.
• Dans la barre de menu cliquer Mesures / Pointage. L'image de la balle apparaît. Le pointeur a la forme d'une croix.
• Pour chaque image, cliquer sur le centre de la balle le plus précisément possible. Les images défilent automatiquement. A la fin des mesures, ne pas enregistrer le mouvement.
• Observer la forme de la trajectoire.
• Cliquer Exploitation / Vecteur vitesse / Tous, cela trace automatiquement les vecteurs vitesse d'un point tout au long de sa trajectoire. Les comparer en direction, sens, longueur. (Faire varier l'échelle si nécessaire)
1) De quel type de mouvement s’agit-il ?
2) Schématiser la balle et les forces qu’elle subit. Donner la direction et le sens de la résultante.
3) Quels sont les points communs entre la résultante et les vecteurs vitesses ?
II/ Trajectoire parabolique
• Cliquer : Image / Série d'images / par texte : ouvrir le fichier « Trajectoire d’une bille de porcelaine ».
Pour voir le phénomène étudié, cliquer Cinéma. Fermer l'image vidéo en cliquant sur « Retour ».
• Dans la barre de menu cliquer : Préparer / Nombre de points par image, il faut enregistrer les positions de la bille donc il faut taper 1 et valider par OK.
• Dans la barre de menu cliquer Mesures / Pointage, pour chaque image, cliquer sur le centre de la bille le plus précisément possible. A la fin des mesures, ne pas enregistrer le mouvement.
• Observer la forme de la trajectoire.
• Cliquer Exploitation / Vecteur vitesse / Tous, cela trace automatiquement les vecteurs vitesse d'un point tout au long de sa trajectoire. Les comparer en direction, sens, longueur. (Faire varier l'échelle si nécessaire)
1) De quel type de mouvement s’agit-il ?
2) Schématiser la balle et les forces qu’elle subit. Donner la direction et le sens de la résultante.
3) Comment l’évolution des vecteurs vitesse est-elle liée à la résultante ?
III/ La rotation
• Cliquer : Image / Série d'images / par texte : ouvrir le fichier « Tourne-disques 33 tours ».
Pour voir le phénomène étudié, cliquer Cinéma. Fermer l'image vidéo en cliquant sur « Retour ».
• Dans la barre de menu cliquer : Préparer / Nombre de points par image, il faut enregistrer les positions d’un point du disque, il faut donc taper 1 et valider par OK.
• Dans la barre de menu cliquer Mesures / Pointage, pour chaque image, cliquer sur le même point le plus précisément possible. A la fin des mesures, ne pas enregistrer le mouvement.
• Observer la forme de la trajectoire.
• Cliquer Exploitation / Vecteur vitesse / Tous, cela trace automatiquement les vecteurs vitesse d'un point tout au long de sa trajectoire. Les comparer en direction, sens, longueur. (Faire varier l'échelle si nécessaire)
1) De quel type de mouvement s’agit-il ?
2) Le vecteur vitesse est-il constant ? Le point est-il pseudo-isolé ?
IV/ Applications
A/ Vecteur vitesse ne changeant pas de direction
Un mobile autoporteur est abandonné sans vitesse initiale sur une table horizontale, il est tiré par une ficelle au bout de laquelle est suspendue une masse marquée.
On observe deux phases dans le mouvement :
- la masse descend, le fil est tendu - la masse touche le sol, le fil se détend.
1) Repérer les deux phases sur l’enregistrement (ci-contre) du mouvement du mobile autoporteur.
2) Montrer que dans la seconde phase on peut appliquer la première loi de Newton.
3) Faire un schéma du mobile et des forces appliquées dans la première phase.
4) Représenter V2 et V3 , représenter la différence VG V3V2 .
5) Quels sont la direction et le sens de VG ? Comparer les caractéristiques à celle de la résultante des forces appliquées au mobile.
B/ Mouvement circulaire uniforme
On utilise l’enregistrement d’un mouvement circulaire uniforme qui correspond à un mobile autoporteur qui se déplace sur une table horizontale en étant relié par un fil à un axe vertical.
1) Vérifier le caractère uniforme du mouvement du centre d’inertie.
2) Déterminer la vitesse angulaire, puis la vitesse instantanée du mobile.
3) Construire le vecteur vitesse aux instants t1 et t3. 4) Construire le vecteur V V3 V1au point M2.
5) Quels sont les forces appliquées au mobile au point M2 ? Donner les caractéristiques de la résultante en ce point :
- direction : - sens :
- intensité : 2,5 N
La représenter à partir du point M2.
6) Comparer le sens et la direction de la résultante avec le sens et la direction de V .
