TP4 Forces et équilibre

TP4 Forces et équilibre
1-Tension d’un ressort:
Afin de déterminer la relation qui lie la tension d’un ressort et la longueur de ce ressort, réaliser l’expérience suivante :
Suspendre un ressort à une potence.
Mesurer sa longueur à vide (en l’absence de toute charge).
Suspendre des masses marquées de valeur croissante en veillant à ne pas dépasser la limite d’élasticité
du ressort. Mesurer pour chacune des masses, la longueur prise par le ressort.
Consigner vos résultats dans le tableau (remplir les deux premières lignes) :
Masse suspendue
0
(en kg)
Longueur du ressort
(en m)
Exploitation
a) Faire un schéma de la situation, représentant une masse suspendue au ressort. Faire un bilan des
forces s’exerçant sur la masse. Représenter les forces sur le schéma.
b) Enoncer la condition d’équilibre d’un corps soumis à deux forces.
c) Exprimer alors la valeur de la tension T en fonction de la masse suspendue. Justifier
d) Ouvrir le logiciel régressi, définir des variables m et l ; entrer vos mesures ; définir une variable
calculée T à partir de l’expression précédente; afficher le graphique T=f(l) appelé courbe d’étalonnage.
e) Utiliser la fonction de modélisation. Noter l’expression de la force T.
f) La tension d’un ressort est donnée par la relation de Hook : T = kl – l0. En déduire ce que
représente les coefficients a et b obtenus par la modélisation. Donner la valeur de la constante de
raideur k. Quelle est son unité ?
2-Poussée d’Archimède :
Protocole expérimental:
Accrocher un objet au ressort.
Mesurer la longueur l du ressort lorsque l’objet est
immobile.
Repérer le niveau d’eau dans l’éprouvette graduée.
Immerger complètement l’objet toujours accroché au
ressort. Mesurer la longueur l’ du ressort
Repérer le niveau de l’eau dans l’éprouvette.
Exploitation:
a) Etablir un diagramme d’interactions
b) Faire un bilan des forces s’exerçant sur l’objet.
c) Représenter les forces sur un schéma.
d) Calculer la valeur du poids de l’objet.
e) Calculer la valeur de la tension T du ressort.
f) L’objet étant en équilibre, donner la relation entre les trois forces et en déduire la valeur de la
poussée d’Archimède notée .
g) Montrer que cette valeur est égale au poids du volume d’eau déplacé par l’immersion de l’objet.
3- Equilibre d’un objet soumis à trois forces :
Protocole expérimental:
Utiliser une plaque métallique comme support incliné
Déterminer l’angle d’inclinaison
Placer le cylindre métallique sur le plan, retenu par le
ressort lui même fixé à la potence. On le placera de telle
sorte que son axe soit parallèle à la plaque.
Mesurer l’allongement du ressort
Exploitation :
a) Etablir un diagramme d’interactions. Le système étudié étant le cylindre.
b) Faire un bilan des forces s’exerçant sur l’objet. On supposera que le cylindre peut rouler ou
glisser sans frottement sur le plan incliné.
c) Représenter les forces sur le schéma.
d) Calculer le poids de l’objet.
e) Calculer la valeur de la force T.
f) Sachant que la somme vectorielle des forces d’un système en équilibre est nulle, utiliser une
construction géométrique pour vérifier la valeur de T et déterminer la valeur de R.