polyTPPhys103b

Travaux Pratiques de M´ecanique
TP L1-S2 Phys103b
Arne Keller
Elias Khan
Univ. Paris-Sud 11
2013-2014

Table des mati`eres
I Pr´eliminaires 6
I.1 Incertitudes dans les mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
I.2 Cin´ematique ............................. 10
I.3 Dynamique .............................. 11
I.4 Energie ................................ 12
I.5 DimensionsetUnit´es......................... 13
II Pr´esentation g´en´erale du dispositif pour les TP1 et TP2 14
II.1 Banc`acoussind’air ......................... 15
II.2 Remarques importantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
III TP1 : mouvements de translation rectiligne 17
III.1 Configuration du Mat´eriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
III.1 Mouvement rectiligne uniforme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
III.1.1 Exp´erimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
III.2 Mouvement rectiligne uniform´ement vari´e . . . . . . . . . . . . . . 19
III.2.1 Principe du dispositif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
III.2.2 Mod´elisation........................ 19
III.2.3 Exp´erimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
IV TP2 : Chocs `a une dimension 21
IV.1 Configuration du mat´eriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
IV.2 Mod´elisation ............................. 22
IV.3 Exp´erimentation ........................... 23
V TP3 : Le pendule simple 25
V.1 Configuration du Mat´eriel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
V.2 Mod´elisation du pendule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
V.3 Exp´erimentation : pendule simple vertical . . . . . . . . . . . . . . 27
V.4 Exp´erimentation : pendule inclin´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4Table des mati`eres
VI TP4 : R´ef´erentiels en rotation – pseudo forces 29
VI.1 Pendule de Foucault . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
VI.1.1 Mod´elisation........................ 30
VI.1.2 Exp´erimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
VI.2 Plateforme en rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
VI.2.1 Configuration du Mat´eriel . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
VI.2.2 Mod´elisation........................ 31
VI.2.3 Exp´erimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
A Documents 34
A.1 El´ements th´eoriques relatifs au TP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
A.2 El´ements th´eoriques relatifs au TP2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
A.3 El´ements th´eoriques relatifs au TP3 . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
A.4 El´ements th´eoriques relatifs au TP4 . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

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Ce fascicule pr´esente les quatre s´eances (Chapitres 2–6) de travaux pratiques (TP) de
physique du second semestre de licence `a l’universit´e Paris–Sud 11. Le premier chapitre
est une description g´en´erale du dispositif exp´erimental utilis´e pour les travaux pratiques
TP1 et TP2. Chaque chapitre est en g´en´eral divis´e en 3 sections. La premi`ere est une des-
cription du dispositif exp´erimental, la seconde pr´esente une mod´elisation de l’exp´erience
et la derni`ere pr´esente l’exp´erimentation que vous devez effectuer. De plus, `a chacune
des s´eances est associ´ee une annexe (Annexes A3–A4) qui introduit les ´el´ements th´eo-
riques n´ecessaires `a la compr´ehension du TP et `a sa mod´elisation. L’annexe A1 est une
introduction aux incertitudes dans les mesures et l’annexe A2 introduit des notions g´e-
n´erales de m´ecanique qui seront approfondies dans le cours et les travaux dirig´es (TD).
Le chapitre ainsi que les annexes correspondantes doivent imp´erativement ˆetre ´etudi´es
avant la s´eance de TP.
L’objectif de ces s´eances est de se retrouver face `a une situation concr`ete en relation
directe avec des notions abstraites que vous avez ´etudi´e (ou allez ´etudier) en cours et
en TD. On s’appliquera particuli`erement dans la confrontation entre les r´esultats exp´e-
rimentaux et les pr´edictions du mod`ele. C’est dans cette confrontation que l’estimation
et le calcul des incertitudes est crucial.
A la fin de chaque s´eance de travaux pratiques vous donnerez `a votre enseignant
un compte rendu de TP qui sera not´e. Ce compte rendu sera en g´en´eral compos´e des
´el´ements suivants :
•Une br`eve introduction.
•Pour chaque manipulation une description de la fa¸con dont on fait les mesures.
•Les r´esultats bruts des mesures (avant tout traitement). Par exemple : vous me-
surez des temps et des longueurs et non pas directement des vitesses.
•L’´evaluation des incertitudes sur les mesures.
•Les r´esultats apr`es traitements (calcul des vitesses ou des ´energies cin´etiques par
exemple). Cette partie pourra comporter des graphiques et des calculs d’incerti-
tudes.
•Souvent il y aura une comparaison avec un mod`ele th´eorique.
•Une conclusion (vos mesures sont elle en ad´equation avec le mod`ele th´eorique ?).
Vous pourrez disposer de vos comptes rendus lors des deux s´eances d’interrogation de
TP `a la fin du semestre.