tp4_mouvement_circulaire_2s

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2S
TP Physique
Mouvement d’une fourchette
1.
OBJECTIFS
Savoir changer de référentiel et déterminer une vitesse angulaire.
Tracer les vecteurs vitesse et accélération d’un mobile.
Vérifier expérimentalement les relations caractéristiques d’un mouvement circulaire uniforme.
2.
MATERIEL NECESSAIRE
Une chronophotographie donnée, une règle, un crayon de papier ou critérium, un papier transparent, un
rapporteur (Geodreieck), un compas et de la bonne humeur.
3.
PROTOCOLE EXPERIMENTAL
On a lancé une fourchette en l’air en la faisant tourner sur elle-même et
on a enregistré son mouvement. La chronophotographie ci-dessous a été
réalisée avec 40 flashs par seconde. A chaque flash correspond une
image.
Le « carré » correspond au centre de gravité G de la fourchette et le
« rond » à un point M situé à l’extrémité de la fourchette.
On souhaite déterminer la « vitesse de rotation » de la fourchette en tours
par seconde, et plein d’autres choses encore…
M0
G0
4.
MOUVEMENT ET REFERENTIELS
a) Numéroter les différents points M et G à partir de la gauche.
b) Tracer proprement les trajectoires des deux points.
c)
Tracer proprement la trajectoire du point M dans un référentiel lié au centre de gravité G. (Demander du papier transparent
au prof).
d) Quelle est la nature du mouvement du point M dans le référentiel lié à G ? ……………………………………………………
e)
Mesurer le rayon R de la trajectoire et l'exprimer en m.
Pour tout le reste du TP, on travaille dans le référentiel lié à G.
R = ……………………………………………………
2
5.
HISTOIRE DE VITESSES (référentiel lié à G)
a) Calculer les valeurs des vitesses instantanée v1 et v3 en m/s.
v1 = …………………………………………………………. et v3 = ………………………………………………………….


b) Tracer proprement les vecteurs vitesse instantanée v1 et v3 aux dates t1 et t3 à l’échelle : 1 cm  1 m/s.
c)
Mesurer l'angle 4-2 = (M2OM4) en degrés au rapporteur et en déduire la valeur de la vitesse angulaire instantanée3 en
tours/s puis en rad/s.
4-2 = ………………………………………………………….
3 = ……………………………………………………………………………………………………………………………………
d) Calculer 3R et comparer ce résultat avec celui de v3. Etablir une relation générale entre v, et R.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………
6.
ACCELERATION (référentiel lié à G)


a) Tracer avec précision les vecteurs v31  v3  v1 au point 3.


b) Mesurer la longueur du vecteur v tracé et en déduire sa valeur en m/s : v1917 = ……………. cm = ……………….. m/s
c) Calculer la valeur de l’accélération a2.
a2 =……………………………………………………………………………………………………………………….

d) Tracer proprement le vecteur accélération a2 au point 2. Choisir une échelle convenable.

e) Que remarquez-vous ? : le vecteur accélération a2 est dirigé vers le ………………………………………….. du cercle.
2
f) Calculer
v2
et comparer ce résultat avec celui de a2. Etablir une relation générale entre a, v et R pour un mouvement circulaire
R
uniforme.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………
g) Vérifier la valeur de votre vitesse angulaire en comparant votre chronophotographie avec l’animation suivante (venir faire la
simulation au tableau) : http://www.ostralo.net/3_animations/swf/CentreIinertie.swf
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