TP N°… Chapitre : La cinématique ETUDE D’UN MOUVEMENT CIRCULAIRE Objectifs bac : Pratiquer une démarche expérimentale pour : -déterminer et tracer un vecteur vitesse instantanée -déterminer et tracer un vecteur accélération. -déterminer et tracer le vecteur quantité de mouvement -Identifier la nature d’un mouvement. Contexte du sujet: Lors de l’étude du mouvement d’un mobile autoporteur, un physicien a enregistré les positions occupées par le centre d’inertie de ce mobile à différents instants. Lors de cette séance, on vous demande d’exploiter l’enregistrement réalisé en traçant à des instants donnés les vecteurs cités dans les objectifs. DOCUMENTS MIS A DISPOSITION DU CANDIDAT Document n°1 : Description et schéma du dispositif expérimental Le physicien a accroché un mobile de masse m = 700 g à un axe fixe à l’aide d’une ficelle. Le dispositif expérimental utilisé est schématisé ci-dessous. Après avoir donné une légère impulsion, il a enregistré les positions du point A’. (Voir enregistrement fourni en annexe) Trajectoire du point A’ T Mobile autoporteur vA' (t ) fil Axe de rotation O Schéma TRAVAIL A EFFECTUER I/ Etude du vecteur vitesse instantanée du point A’ aux instants t4 et t6 1.Mise en œuvre d’un protocole (Compétence : S’approprier) (durée : 15 min) A l’aide de l’enregistrement et de vos connaissances, déterminer dans un premier temps les normes des vecteurs vitesses instantanées v4 et v6 puis représenter ces deux vecteurs. Données : -Les valeurs des normes seront écrits avec deux chiffres significatifs -Pour représenter les vecteurs, on choisira comme échelle : 1cm pour 0,1 m.s-1 Appeler le professeur pour vérifier vos tracés (Appel n°1) 2. Exploitation des résultats obtenus (Compétence : Valider) (5 min conseillées) -Le vecteur vitesse du point A’ est-il constant ? (Justifier votre réponse). -Déterminer la nature du mouvement de A’ (Justifier) II/ Etude du vecteur accélération à l’instant t5 1 Chapitre : La cinématique TP N°… 1. Elaborer un protocole expérimental pour représenter un vecteur accélération (compétence : Réaliser) (durée conseillée : 20 min) A l’aide des résultats du paragraphe précédent et de vos connaissances, proposer un protocole expérimental pour représenter le vecteur accélération a5 (t ) Appeler le professeur pour vérifier le protocole (Appel n°2) 2. Mise en œuvre du protocole proposé (Compétence : Réaliser) (5 min conseillées) Réaliser alors le protocole proposé. Données : On choisira comme échelle : 1cm pour 0,5 m.s2 Appeler le professeur pour vérifier votre tracé (Appel n°3) 3. Exploitation des résultats obtenus (Compétence : Valider) (10 min conseillées) -Que peut-on dire de ce vecteur ? Lors d’un mouvement circulaire, le vecteur accélération a pour expression dans la base de Frenet a (t ) v² n avec R la R distance entre l’axe de rotation et le point étudié. -En utilisant cette expression, déterminer la norme de ce vecteur à l’instant t 5. -Retrouve-t-on la valeur déterminée expérimentalement ? III/ Etude du vecteur quantité de mouvement 1.Mise en œuvre d’un protocole (Compétence : S’approprier) (durée : 10 min) A l’aide de l’enregistrement et des résultats du paragraphe I, déterminer la norme du vecteur quantité de mouvement à l’instant t4. Représenter alors ce vecteur. Données : Echelle : 1 cm pour 0,1 kg.m.s-1 Enregistrement (durée entre deux éclairs τ = 60 ms) v A (t 2 ) v A (t9 ) 2