TP Travail d`une force et variation de vitesse

TRAVAIL MECANIQUE ET PUISSANCE
I. Objectif.
• Comparer les travaux de forces constantes qui permettent d’acquérir une vitesse donnée.
• Rechercher une relation entre le travail d’une force exercée sur un solide en translation et la
vitesse du solide.
II. Dispositif expérimental.
Mobile : m = 93,7 g
Banc à coussin d’air :
longueur L = 162 cm
h

Le mobile est
abandonné sans vitesse
initiale. On enregistre
les positions successives
d’un point du mobile.
Durée entre deux
impulsions :  = 60 ms
III. Exploitation des enregistrements.
Enregistrement n°1 : h = 14 cm
Enregistrement n°2 : h = 6 cm
1. Nature du mouvement
Décrire qualitativement la nature du mouvement du mobile au cours de chaque
enregistrement.
2. Mesures
• Choisir l’origine des abscisses au premier point de l’enregistrement pour chaque cas.
• Mesurer les abscisses des positions successives sur chaque enregistrement et les reporter
dans le tableau ci-dessous.
• Calculer les vitesses instantanées du mobile et reporter les valeurs dans le tableau (on
considère que v = 0 au premier point de l’enregistrement).
Enregistrement n°1
x (mm)
0
-1
v (m.s )
0
Enregistrement n°2
x (mm)
0
-1
v (m.s )
0
x (mm)
v (m.s-1)
3. Exploitation des mesures : à l’aide de Latis-Pro
• Lancer le logiciel Latis-Pro (une icône se trouve sur le bureau).
• Cliquer sur l’icône Tableur
.
• Introduire les valeurs de x et v : enregistrement n° 1 dans les deux premières colonnes
enregistrement n° 2 dans les deux suivantes.
• Cliquer sur Liste des courbes
. Fermer le tableur.
• Double-cliquer sur « Nouvelle Courbe{1} », changer le nom en X1, choisir la bonne
unité, ensuite renommer « Nouvelle Courbe{2} » en V1, choisir la bonne unité, faire de
même pour les courbes {3} et {4} respectivement nommées X2 et V2.
• Glisser V1 dans la fenêtre 1, glisser X1 sur l’axe des abscisses pour représenter
V1=f(X1).
• Cliquer sur « Fenêtre », « Nouvelle fenêtre ». Cliquer sur « Fenêtre »,
« Mosaïque », choisir
.
• En opérant comme précédemment afficher V2=f(X2) dans la fenêtre 2.
• Cliquer droit dans la fenêtre 1, choisir « Réticule », déterminer la valeur
x1 de la distance parcourue par le mobile pour atteindre une vitesse
v = 0,35 m.s-1. Faire de même pour le deuxième mouvement.
x1 =
x2 =
4. Comparaison des travaux
• Faire le bilan des forces exercées sur le mobile et les représenter sur un
schéma.
• Exprimer pour chaque force le travail effectué pour un déplacement de
O (premier point de l’enregistrement) jusqu’à A (point d’abscisse x).
• Exprimer le travail du poids en fonction de m, g, x et .
• Calculer les valeurs de ce travail pour x1 et x2 :
W1 =
W2 =
• Conclure.
5. Recherche d’une relation entre W et v à l’aide de Latis-Pro
Le travail suivant ne sera fait que pour le mouvement n°1.
• Définir la nouvelle variable W : W =
• Ouvrir le tableur
, cliquer dans la case de la première ligne de la 5ème
colonne. Ecrire « =0,079*X1/1000 », recliquer sur la case, dupliquer la
formule sur 12 lignes. Fermer le tableur.
• Double-cliquer sur Nouvelle courbe pour la renommer en W et choisir la
bonne unité.
• Cliquer droit dans la fenêtre 1, choisir « Retirer toutes les courbes ».
• Construire la courbe qui donne W en fonction de V1.
• Parmi les propositions suivantes, lesquelles vous paraissent impossible
et pourquoi ?
W = K.v
W = K/v
W = K.v2
(K est une constante)
• Cliquer sur l’icône Modélisation
, cliquer sur
, glisser la courbe
W=fct(V1) dans Courbe à modéliser, cliquer sur Choisir un modèle,
choisir « Parabole », cliquer sur « Calculer le modèle », la courbe modèle
est tracé dans la même fenêtre. En déduire la valeur de K, en précisant
l’unité. Comparer la grandeur K avec la masse du mobile.
K=
• Conclure : quelle est la relation entre W et v ?