Objectif : Tester la relation approchée entre la variation du vecteur vitesse entre deux instants voisins et la somme des forces appliquées au système.
Doc 1 : Définition.
Inertie
Propriété qu’ont les corps, la matière, de ne pouvoir par eux-mêmes, changer l’état de repos ou de mouvement dans lequel ils se trouvent.
Principe d’inertie ( 1
èreloi de Newton)
Tout corps demeure dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme, s’il n’est soumis à aucune force ou si les forces qui s’exercent sur lui se compensent.
Newton : 1642 - 1727.
Doc 2 : Vitesse instantanée.
On ne peut pas déterminer la valeur de la vitesse en un point.
Ainsi, on fait l’approximation que la valeur instantanée au point Mi est égale à la valeur moyenne de la vitesse entre les points Mi-1 et Mi+1.
vi ≈Mi−1Mi+1
2. ∆t
La durée du parcours correspond ainsi à deux intervalles de temps séparant deux positions successives soit 2.Δt Doc 3 : Dispositif.
Pendant sa phase immobile, un mobile de masse M (630g) , posé sur une surface plane, est retenu d'un coté par un dynamomètre et, de l'autre coté, est relié par un fil à une charge de masse m = 40 g.
En phase de mouvement, le mobile n'est plus retenu par le dynamomètre.
On réalise une vidéo disponible dans le dossier.
Doc 4 : Relation approchée.
Il existe une relation approchée qui lie la variation du vecteur vitesse v (en m.s-1) entre deux instants voisins et la somme des forces F (en N) qui modélisent les actions agissant sur un système de masse m (en kg).
Ainsi, entre deux instants voisins t - et t + séparés de
t = 2 × , on a la relation :
F = m. ∆v
∆t
Doc 5 : Protocole expérimental.
- A l'aide de la fiche d'aide de latispro ; repérer les positions horizontales successives M9, M10, M11, …M38 d'un point modélisant le système.
- Afficher le mouvement de x.
- Modéliser la courbe.
- A l'aide la fiche d'aide, afficher la valeur de la vitesse du mobile, puis la valeur de ∆v
∆t
.
Exploitation :
1. En phase immobile, faire le bilan des actions s'exerçant sur le mobile et les modéliser en représentant les forces à partir d'un point M modélisant le mobile.
2. A l'aide du principe d'inertie, déterminer alors les caractéristiques de la force qui modélise l'action du fil sur le mobile. On la notera F fil/mobile. Vérifier qu'elle correspond au poids de la charge.
3. Mettre en œuvre le protocole expérimental proposé.
4. a. Modéliser les actions s'exerçant sur le mobile en mouvement par des vecteurs forces à partir d'un point M. On supposera que les forces de frottements sont négligeables.
b. Donner une expression simplifiée de la somme des forces.
5. Vérifier avec les résultats expérimentaux que la force exercée par la charge n'est plus égale au poids de la charge.
Reporter la valeur de∆v
∆t
= .
Calculer F = ( M = 632 g ).Conclusion : La relation approchée entre le vecteur variation de vitesse et la somme des forces qui modélisent les actions mécaniques agissant sur un système a-t-elle été vérifiée expérimentalement ?
Mouvement d'un système
Tp 22 Vecteur variation de vitesse et Forces
Mouvement et interaction Séquence 10
630g dynamomètre
40 g
