LABORATOIRE 5 CONSERVATION DE L`ÉNERGIE

LABORATOIRE 5
CONSERVATION DE L’ÉNERGIE
BUT
Vérifier le principe de conservation de l'énergie
mécanique.
M
(
±
2 )
g
m
(
± 0,1 )
g
k
(
±
OBJECTIFS
•
L'élève devra être en mesure de calculer la valeur
des différentes formes d'énergie présentes dans le
montage expérimental.
•
L'élève
devra
être
capable
d'illustrer
convenablement les résultats de l'expérience par
un graphique.
•
L'élève devra être capable d'analyser correctement
l'information donnée par le graphique.
MONTAGE
0 ) N/m
C. Enregistrez le mouvement de la rondelle (masse M) sur la
table à coussin d'air. Prenez soin d’activer le marquage
des étincelles avant d’activer le jet d’air, ce qui marquera
nettement la position d’équilibre du ressort, et de
continuer le marquage jusqu’à ce que la rondelle
s’immobilise pour la première fois à l’autre bout de son
parcours.
ANALYSE DE L’ENREGISTREMENT
•
Numérotez de 0 jusqu’à environ 15 ou 20 les points
enregistrés, en commençant par le deuxième ou troisième
point. Vous éviterez ainsi de considérer les positions où la
rondelle subissait encore du frottement sur la table, et
évitez aussi de prolonger le marquage au-delà du moment
où la rondelle s’immobilise et revient sur sa trajectoire,
pour éviter la confusion sur les points à considérer.
•
Déterminez la position de la rondelle pour chacun des
points numérotés. Considérez que x = 0 à l'endroit où le
ressort n'est pas étiré (voir schéma). La position de la
rondelle ainsi que l'allongement du ressort seront donc
identiques (ATTENTION! à t = 0 s, xo > 0).
A. Indiquez, sur la feuille d'enregistrement, la position du
centre de la rondelle lorsque le ressort n’est ni étiré ni
compressé. Dans cette position (x = 0), la rondelle ainsi
que la masse suspendue sont immobiles et cette
dernière est à une distance H de son point le plus bas.
•
Calculez la vitesse de la rondelle lorsqu'elle passe par
chacun des points numérotés. Faites le calcul de
l'incertitude absolue associée aux vitesses calculées
(considérez négligeable l'incertitude associée aux
intervalles de temps).
B. Lors de vos manipulations, notez les valeurs de M, m, et
k.
•
Remplissez adéquatement le tableau suggéré (reproduit
dans Excel), en prenant soin d’ajouter des colonnes pour
l’incertitude si l’incertitude est variable pour certaines
grandeurs.
•
Pour la hauteur de la masse m, assumez que le point le
plus bas de son parcours analysé (d’environ une vingtaine
de points) est sa référence de hauteur « 0 », et qu’elle
avait une hauteur positive au début du mouvement.
(Ainsi, la hauteur du point « t = 0 » devrait être égale à la
différence de position des premier et dernier points
considérés.)
•
À l'aide d'Excel, faites un graphique unique regroupant les
4 formes d’énergie en fonction de la position de la
rondelle. Utilisez le type de graphique « Nuage de point
MANIPULATIONS
a.
La masse de la rondelle utilisée diffère d’une table
à l’autre et est indiquée sur une feuille au mur, près
des tables à coussin d’air.
b.
La constante de rappel des ressorts est indiqué sur
les ressorts, en N/m.
c.
Assurez-vous que la fréquence du marqueur à
étincelles est de 20 étincelles par seconde.
1
avec courbe lissée » (avec des points visibles) et
n’ajoutez pas de courbe de tendance.
À REMETTRE
•
Tableau reproduit dans Excel et complété, incluant les
incertitudes (détail des calculs non requis), (ajouter des
colonnes au besoin, mais attention à la mise en page!);
•
Graphique unique comprenant les 4 séries de données
(ne pas ajouter les incertitudes aux points);
•
Discussion sur la conservation de l’énergie lors de votre
expérience;
•
La trace du mouvement doit être brochée avec votre
rapport de la façon illustrée avec une 2e broche, avant la
dernière page, avant d’être repliée vers l’intérieur (voir
schéma);
•
Date de remise : _____________________..
TABLEAU DES DONNÉES RELATIVES À UN MOUVEMENT OÙ L’ÉNERGIE MÉCANIQUE EST CONSERVÉE
Potentielle
gravitationnelle
Mécanique
totale
m/s
Potentielle
élastique
m
±
Cinétique
cm
±
Vitesse
Hauteur pour m
0
1
2
3
4
5
6
...
s
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
...
Position
#
Temps
Énergie
J
J
J
J
±
Les valeurs constantes utilisées dans vos calculs doivent être fournies également dans votre rapport.
Astuces
•
Pour reproduire la mise en formes des titres de colonne, consultez le format de cellule et utilisez au besoin les
fonction « Renvoyer à la ligne automatiquement », « Alignement vertical – centré » et « Orientation » de l’onglet
« Alignement ».
•
Pour ajouter des colonnes au besoin après la création du tableau (par exemple pour des incertitudes non
uniformes, faites un clic-droit sur la lettre d’une colonne et sélectionnez « Insertion ».
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