TP : Effet d`une force sur le mouvement : Rôle de la masse

TP : Effet d’une force sur le mouvement : Rôle de la masse
A Etude du mouvement d’un palet autoporteur tiré par un fil relié à une masse suspendue.
1- Le montage expérimental, réflexion préalable.
Un palet autoporteur (mobile sans frottements) est déposé sur une table horizontale, il est tiré par un
fil passant dans la gorge d’une poulie et relié à une masse m, suspendue.
m1
m
Quel va être son mouvement, observé dans le référentiel de la classe ?
Si on le surcharge, son mouvement sera-t-il le même ?
m2
m
2- Expérience.
Le mouvement du palet est enregistré grâce à un système d’étincelles marquant les positions
successives du centre de sa semelle à intervalle de temps régulier.
Enregistrer le mouvement du palet sans surcharge puis avec surcharge.
Noter :
La valeur de l’intervalle de temps choisi, t =
La valeur de la masse suspendue m =
La valeur de la masse du palet sans surcharges, m1=
La valeur de la masse du palet surchargé, m2 =
3- Exploitation de l’enregistrement.
3.1-Observer l’enregistrement, vos prévisions sont elles vérifiées ?
3.2- Quelle(s) force(s) explique(nt) la mise en mouvement du palet dans chacun des deux cas ? La
(les) nommer
Préciser : la direction, le sens et l’intensité.
Faire une représentation avec un vecteur sur les schémas.
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3.3- Par une mesure sur l’enregistrement, déterminer la valeur de la vitesse du palet sans charge puis
la valeur de celle du palet chargé : 0,2 secondes puis 0,4 secondes après le début de l’enregistrement.
Vitesse au début de
Vitesse au bout de 0,2 s Vitesse au bout de 0,4 s
l’enregistrement
(m.s-1)
(m.s-1)
(m.s-1)
Palet sans charge
0
Palet chargé
0
Comparer.
3.4- Faire une phrase qui exprime l’influence de la masse du palet sur la variation de sa vitesse.
B Etude du mouvement de deux balles de masses différentes lâchées
simultanément.
1- Réflexion préalable.
Une balle de tennis et une boule de pétanque sont lâchées simultanément.
Quel va être leur mouvement, observé dans le référentiel de la classe ?
Tomberont-elles de la même manière ?
Si oui pourquoi ?
Si non laquelle aura la vitesse qui augmente le plus vite, et pourquoi ?
2- Expérience.
Le mouvement est enregistré avec une petite caméra numérique, on obtient ainsi un film composé de
photographies prises à intervalle de temps régulier. t= 1/ N, N étant le nombre d’images par seconde.
Filmer le mouvement de la balle et de la boule.
Noter :
Le nombre d’images par seconde choisi, N =
La valeur de t =
La valeur de la masse de la balle de tennis, m1=
La valeur de la masse de la boule de pétanque, m2 =
3- Exploitation de l’enregistrement.
Visionner le film image par image.
3.1-Vos prévisions sont elles vérifiées ?
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3.2- Quelle(s) force(s) explique(nt) la mise en mouvement de la balle et de la boule ?
La (les) nommer
Préciser : la direction, le sens et l’intensité.
Faire une représentation avec un vecteur sur les schémas.
3.3- En utilisant le document obtenu après un pointage des positions sur les images du film,
déterminer la vitesse de la balle et celle de la boule après un mètre de chute. Comparer.
3.4- Comment expliquer ce résultat ?
4- Conclusion.
4.1- Quelle est l’influence la force sur la variation de la vitesse d’un objet ?
4.2- Quelle est l’influence de sa masse ?
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TEST :
1.1 - En mécanique, on dit que les objets présentent une plus ou moins grande inertie par rapport à la
variation de leur vitesse. Que signifie cette expression ?
1.2 - Quelle mesure représente l’inertie en mécanique ?
2 - Comment expliquer le fait que la vitesse d’un parachutiste se stabilise, c'est-à-dire devienne
pratiquement constante au bout d’un certain temps de chute ?
On rappelle :
1- Que lorsqu’un objet agit mécaniquement sur un autre, on dit qu’il exerce sur lui une force.
2- Qu’une force agit selon une direction, un sens et avec une intensité donnée, une force se représente
avec un vecteur.
3- Que le poids d’un objet est la force d’attraction terrestre, dans un référentiel terrestre.
4- Le calcul du poids d’une masse m.
P = m.g
g représente la gravité, g = 9,8 N.kg-1
5- La mesure de la vitesse en une position M, sur un enregistrement à l’échelle 1.
d
t
M
V (m.s-1) =
d (mm)
t (ms)
t
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