tp : verification du theoreme de l`energie cinetique
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TP : VERIFICATION DU THEOREME DE L'ENERGIE CINETIQUE CHUTE LIBRE VERTICALE I - EXPERIENCE - Ouvrir le logiciel Généris 5 Fichier : Ouvrir (mes documents ou atelier scientifique) Type : Tous les fichiers Choisir le fichier « chute video » - Etalonnage : origine : Cliquer sur la balle ; 2 axes rouges apparaissent Abscisse : cliquer sur le bas du baton d’étalonnage ; bouton gauche toujours appuyer glisser le curseur jusqu’en haut du baton. Noter à Etalonnage vertical 2m ; cocher les cases « repère orthonormé », « abscisse croissante vers la droite». Valider. - Paramétrage : gestion des points mobiles : nombre de point 1 mode de représentation : par rapport à l’origine - mise en route de l’enregistrement : cliquer sur la touche « drapeau ». Cliquer sur la balle dans toutes ses positions. Cliquer sur le « point rouge » pour arrêter l’enregistrement. II – ETUDE DES COURBES X(T), Y(T) ET V(T) 1- Acquisition des points - Visualisation du graphique : Sur la barre d’outil inférieure situé sous l’enregistrement vidéo, cliquer sur « graphique ». Sur la barre d’outil supérieure cliquer sur X1 et Y1. 2- Modélisation des courbes - modélisation de la courbe : Aller dans « affichage : 7.modélisation » Modélisation de x(t) : Grandeur à modéliser : X1(t) Nouvelle grandeur : X1m Modèles prédéfinis : droite La courbe se trace arbitrairement. Cocher les paramètres a, b afin d’ajuster la courbe modélisée à la courbe réelle. Cliquer sur la touche inférieure gauche : « Modéliser » Relever a et donner l'équation de la courbe x(t) a= x(t) = D'après l'équation, que pensez-vous du déplacement suivant x ? ………………………………………………………………………………………………… Modélisation de y(t) : Grandeur à modéliser : Y1(t) Nouvelle grandeur : Y1m Modèles prédéfinis : parabole La courbe se trace arbitrairement. Cocher les paramètres a, b et c afin d’ajuster la courbe modélisée à la courbe réelle. Cliquer sur la touche inférieure gauche : « Modéliser » donner l'équation de la courbe y(t) = Que pensez-vous du déplacement suivant y ? ......................................................………………………. 3 - Etude des vitesses La vitesse de la balle se décompose en deux parties : - vitesse horizontale suivant x (vx(t)) - vitesse verticale suivant y (vy(t)), Pour le mouvement étudié, existe-t-il une vitesse vx(t) ? Pourquoi ? ………………………… ………………………………………………………………………………………………… Tracé de la courbe vy(t) - Affichage/traitement des données - Onglet : dérivée. Grandeur à dériver : y1m Grandeur : v1 - Tracer III – VERIFICATION DU THEOREME DE L’ENERGIE CINETIQUE La balle a une masse m = 200g. 1- Tracé de la courbe Ec L'expression de l'énergie cinétique est: Ec = 1 .m.v2 = ………….. 2 (avec Ec en J, m en kg et v en m.s-1). Afficher v1 ; supprimer les autres courbes en cliquant sur leurs icônes au dessus du graphique. - Onglet : Calcul Grandeur : Ec Fonction : 0,1*V1*V1 Unité : J Recalculer. - Afficher y1 ; supprimer les autres courbes en cliquant sur leurs icônes au dessus du graphique. - Onglet : Calcul Grandeur : Ep Fonction : 1,962*Y1m Unité : J Recalculer. 2- Relation entre la variation d'énergie cinétique entre deux instants et le travail des forces extérieures appliguées au système balle. 2- Tracé de la courbe Em Calcul de la variation d'énergie cinétique entre deux instants tA et tB - Visualiser à l'écran la courbe Ec seulement (cacher les autres) - Sélectionner: Outils/ pointeur; A l'aide du pointeur repérer sur la courbe les valeurs de l'énergie cinétique relevées à deux instants : (Entre les instants tA et tB, il doit y avoir au moins 200ms) tA =……………….. EcA = ……………………. tB =……………….. EcB = ……………………. - Calculer la variation Ec = EcB - EcA = ........................................ Calcul des travaux desforces appliquées à la balle. Faire un bilan des forces s'exerçant sur la balle : .................................... Faire un schéma de l'expérience en plaçant les axes et les forces. Visualiser à l'écran la courbe y1(t) seulement. Sélectionner : Outils / pointeur ; A l'aide du pointeur repérer sur la courbe les valeurs de y relevées à deux instants précédents : tA =……………….. yA = ……………………. tB =……………….. yB = ……………………. Calculer les travaux des forces entre ces deux instants Conclure en donnant le théorème de l'énergie cinétique. Donner l’expression de l’énergie mécanique Em : …………………………… Tracer la courbe Em. 3 – Conclusion - Comment varie l’énergie cinétique Ec au cours du temps ? ………………………………………………………………………………………………… - Comment varie l’énergie potentielle Ep au cours du temps ? ………………………………………………………………………………………………… - Comment varie l’énergie mécanique Em au cours du temps ? ………………………………………………………………………………………………… - Conclure. ………………………………………………………………………………………………… IV- ETUDE DE L’ENERGIE CINETIQUE, L’ENERGIE POTENTIELLE ET L’ENERGIE MECANIQUE Données : m = 200g g = 9,81 N.kg-1 1 – Tracé de la courbe Ep La référence des énergies potentielles est l’axe horizontal passant par l’origine du repère. L'expression de l'énergie potentiel est Ep = mgY1m = …………..(avec Ec en J, m en kg et v en m.s-1). ………………………………………………………………………………………………… ETUDE D’UNE CHUTE PARABOLIQUE I - EXPERIENCE Fonction : 0,1055* V1x*V1x + 0,1055*V1y*V1y Unité : J Recalculer. - Cliquer sur Fichier/nouvelle expérience. - Fichier : Ouvrir (mes documents ou atelier scientifique) Type : Tous les fichiers Choisir le fichier « mvt parabol » - Faire l’étalonnage sur la barre horizontale qui mesure 1,5m. Choisir des ordonnées croissantes. - mise en route de l’enregistrement : cliquer sur la touche « drapeau ». Cliquer sur la balle dans toutes ses positions. Cliquer sur le « point rouge » pour arrêter l’enregistrement. Vérifier le théorème de l'énergie cinétique. II – ETUDE DES COURBES X(T), Y(T) ET V(T) 1 – Tracé de la courbe Ep La référence des énergies potentielles est l’axe horizontal passant par l’origine du repère. 2- Acquisition des points - Visualisation du graphique : Sur la barre d’outil inférieure situé sous l’enregistrement vidéo, cliquer sur « graphique ». Sur la barre d’outil supérieure cliquer sur X1 et Y1. 2- Modélisation des courbes - modéliser la courbe x(t): donner l'équation de la courbe x(t) = D'après l'équation, que pensez-vous du déplacement suivant x ?………………………… -modéliser de y(t) : donner l'équation de la courbe y(t) = Que pensez-vous du déplacement suivant y ?......................................................…………… 3 - Etude des vitesses La vitesse de la balle se décompose en deux parties : - vitesse horizontale suivant x (vx(t)) - vitesse verticale suivant y (vy(t)), - Tracer de la courbe v1x - Tracer de la courbe v1y III – VERIFICATION DU THEOREME DE L’ENERGIE CINETIQUE La balle a une masse m = 200g. 1- Tracé de la courbe Ec 2- Relation entre la variation d'énergie cinétique entre deux instants et le travail des forces extérieures aupliguées au système balle. IV- ETUDE DE L’ENERGIE CINETIQUE, L’ENERGIE POTENTIELLE ET L’ENERGIE MECANIQUE Données : m = 211g L'expression de l'énergie potentiel est Ep = mgY1m = …………..(avec Ec en J, m en kg et v en m.s-1). - Afficher y1 ; supprimer les autres courbes en cliquant sur leurs icônes au dessus du graphique. - Onglet : Calcul Grandeur : Ep Fonction : 2,07*Y1m Unité : J Recalculer. 2- Tracé de la courbe Em Tracer la courbe Em. 3 – Conclusion - Comment varie l’énergie cinétique Ec au cours du temps ? ………………………………………………………………………………………………… - Comment varie l’énergie potentielle Ep au cours du temps ? ………………………………………………………………………………………………… - - Afficher v1x et v1y ; supprimer les autres courbes en cliquant sur leurs icônes au dessus du graphique. - Onglet : Calcul Grandeur : Ec g = 9,81 N.kg-1 Comment varie l’énergie mécanique Em au cours du temps ? ………………………………………………………………………………………………… - Conclure. …………………………………………………………………………
