TP n°1O ( 1°S ) : FORCE DE RAPPEL EXERCEE PAR UN

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TP n°1O ( 1°S ) : FORCE DE RAPPEL EXERCEE PAR
UN RESSORT ET POUSSEE D’ARCHIMEDE
I ) MESURE DE LA CONSTANTE DE RAIDEUR D’UN RESSORT
I-1 ) Manipulation
On dispose d’un ressort vertical à spires non-jointives suspendu à une potence ( voir schéma ci-dessous )
a.
b.
Mesurer la longueur LO du ressort à vide ( entre la première et la dernière des spires ). L0 = …… cm
Suspendre au ressort, des masses marquées de masses connues. Pour chacune des masses marquées
suspendues, mesurer la longueur L du ressort en charge lorsqu’il se trouve à l’équilibre ( voir schéma
ci-dessus ). Compléter le tableau du paragraphe I-2.
Pour respecter la limite d’élasticité du ressort ne pas suspendre à son extrémité une masse de plus de
500g.
Ressort en charge à l'équilibre
Ressort à vide
L0
L
m
I-2 ) Résultats des mesures
m ( g)
L ( cm )
L = L – L0
( cm )
I-3) Exploitation des mesures
a.
Quelle relation relie la valeur F de la force de rappel exercée par le ressort sur la masse marquée à celle
b.
P du poids de la masse marquée ( justifier ). Représenter F et P sur un schéma.
Compléter le tableau ci-après. On prendra g = 9,8 N.kg-1


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m (kg )
P(N)
L (m)
F(N)
c.
d.
Tracer sur feuille de papier millimétré la courbe F = f ( L ).
En déduire la valeur, exprimée en N.m-1 de la constante de raideur k du ressort .
II ) POUSSEE D’ARCHIMEDE
II-1 ) Manipulation
a.
On dispose du matériel schématisé ci-dessous. Le ressort est celui qui a été utilisé au § I
Ressort à vide
L0
Eprouvette graduée
contenant un volume
Vi d'eau.
Mesurer le volume Vi d’eau dans l’éprouvette et la langueur à vide L0 du ressort. Vi = ……..mL ;
L0 = ……… cm.
b.
On suspend au ressort une masse marquée de masse m = 200 g que l’on immerge dans l’eau contenue
dans l’éprouvette conformément au schéma ci-dessous.
Ressort en charge à l'équilibre
L
m
Volume Vf
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Mesurer la longueur L en charge du ressort à l’équilibre. Mesurer le volume V f du volume occupé par le contenu
de l’éprouvette. L = …………. cm . Vf = …………. mL.
II-2 ) EXPLOITATION DES MESURES : DETERMINATION DE LA
POUSSE D’ARCHIMEDE.
II-2-1 ) Première méthode
a) Déterminer le volume d’eau déplacé.
b) En déduire la valeur PA1 de la poussée d’Archimède exercée par l’eau sur la masse marquée.
Données :
-
densité de l’eau liquide d = 1,0 ;
intensité de la pesanteur g = 9,8 m.s-2.
II-2-2 ) Deuxième méthode
Déterminer en vous aidant des mesures faites au § I et II la valeur F’ de la force de rappel exercée par le
ressort sur la masse marquée immergée dans l’eau.
b) Faire le bilan des forces extérieures qui s’exercent sur la masse marquée. Les représenter sur un
schéma.
c) Ecrire la condition d’équilibre de la masse marquée. En déduire la valeur P A2 de la poussée
d’Archimède exercée par l’eau sur la masse marquée.
a)
II-2-3 ) Confrontation des deux méthodes.
a) Les résultats obtenues par chacune des deux méthodes sont-ils cohérents entre eux ? Déterminer l’écart relatif
entre PA1 et PA2 par rapport à PA1 (
PA2  PA1
)
PA1