Phys4 - lfval.net

1S
Phys4
TP3
Etude du dynamomètre et de la poussée d’Archimède
Objectifs :
 Réaliser un dynamomètre avec un ressort, une potence, des masses marquées, une règle et une feuille de
papier millimétrée (ou un tableur).
 Mesurer la poussée d’Archimède.
Matériel :
 1 boite de masse marquée
 1 potence avec règle et ressort suspendu
 1 éprouvette graduée
 1 dynamomètre assez précis fixé sur une potence
 1 masse entrant dans l’éprouvette
 chiffon
 eau
I. Principe de fonctionnement d’un dynamomètre à ressort
Comment réaliser un dynamomètre avec un ressort, une potence, des masses marquées, une règle et une feuille
de papier millimétrée (ou un tableur) ?
0
m
Le référentiel d'étude est un référentiel terrestre lié à la salle de classe.
Réflexions préliminaires
 Faire le DOI du dispositif expérimental.
 Faire l’inventaire des actions et le bilan des forces pour le système {masse marquée}.
 Représenter les forces.
Important : On néglige le poids du système {ressort} devant les autres forces qu'il subit et l’action de l’air devant
toutes les autres forces.
 Appliquer le principe de l’inertie et en déduire une relation entre les forces.
Protocole expérimental
 Suspendre le ressort à la potence.
 Mesurer la longueur « à vide »
0
du ressort.
 Accrocher une masse marquée « m » à son autre extrémité (éviter de dépasser 100 g).
 Mesurer la longueur du ressort quand la masse est immobile.
 Répéter l'opération avec plusieurs masses marquées.
 Compléter le tableau de mesures ci-dessous en indiquant la valeur P du poids de la masse marquée, la
longueur et l'allongement
0
du ressort. On prendra
1
N.kg 9,8g 
.
m (kg)
P (N)
(m)
0
(m)
F (N)

Exploitation
 A l’aide d’un tableur, tracer le graphe représentant les variations de F en fonction de l'allongement
0
.
 Modéliser la courbe obtenue et noter son équation.
 En déduire la loi de Hooke c'est-à-dire la relation entre F et
0
.
Conclusion
Expliquer le principe de fonctionnement d'un dynamomètre à ressort.
II. Étude de la poussée d’Archimède
Protocole expérimental
 Un solide S est suspendu à un dynamomètre. On obtient ainsi la valeur de son poids
P
:
P
 Une éprouvette graduée contient un volume
1
V
d’eau :
1
V
 On immerge complément le solide S dans l’éprouvette.
 Que constatez-vous ?
Exploitation des résultats
 Faire le DOI du dispositif expérimental.
 Faire l’inventaire des actions et le bilan des forces pour le système {solide S}.
 Représenter les forces.
 Donner la valeur de ces forces.
 Quel est le volume du solide S ?
 Calculer le poids du volume d’eau déplacée.
 Conclure.
Applications
 Pourquoi une balle de ping-pong remonte-t-elle à la surface lorsqu’elle est immergé sous l’eau.
 Un ballon gonflé à l’hélium a une masse
m 8,0g
et un volume
V 7,7L
. Que se passe-t-il lorsqu’il est
lâché. On donne
3
air 1,3kg.m
.