Introduction : Quel est le mouvement d`un corps soumis uniquement

EXPERIENCE DE LA CHUTE LIBRE ET PREMIERE
EXPLOITATION
Introduction :
Quel est le mouvement d’un corps soumis uniquement à son poids ?
On dit aussi que le corps est en chute libre.
I – Expérience de la chute libre
Bille + électroaimant
capteur
Règle graduée
Chronomètre
déclencheur
II – Exploitation des résultats d’essais réalisés avec une bille de 60 grammes
1) On complète le tableau suivant à l’aide de l’expérience réalisée et des résultats des essais
présentés par ordinateur :
Position x du capteur
en cm
x en m
0
0
Instant t où la bille
passe devant le
capteur en ms
0
5
101
10
143
20
40
286
60
80
120
160
495
t en s
0
2) Tracer ci-dessous l’équation horaire du mouvement c’est à dire la courbe ……………………….
On met donc en abscisse : ……………. et en ordonnée ………
(on précisera les grandeurs et unités des données portées sur les axes)
Diagramme des espaces
0,1
0,1
3) Quelle est la nature de cette courbe ?
…………………………………………………………….
Comparer cette courbe à celle obtenue pour un mouvement rectiligne uniforme.
………………………………………………………………………………………………………………..
Ö conclusion :
………………………………………………………………………………….
III – Recherche de l’équation de ce mouvement
L’équation de ce mouvement s’écrit sous la forme mathématique ……….…… et dans notre cas
…………….
On va donc déterminer ………. en calculant pour un instant t donné le rapport ………
1) A l’aide de la calculatrice, remplir le tableau suivant :
0,05
0,101
x en m
t en s
0,1
0,143
0,2
….
0,4
0,286
0,6
….
x/t2 (à 0,1 près)
2) Conclusion
Le rapport x/t2 est …………………...
3) Analyse
La chute d’un corps est liée à ……………………………….………
……………………………………………
On remarque que le rapport x/t2 est égal à ………………………..
Unité de x : ……………..
Unité de t : ……………..
Unité de g :…………………..
g est aussi appelé …………………………………………………….
Ö conclusion :
L’équation horaire du mouvement s’écrit donc
……………………………………
0,8
….
1,2
0,495
1,6
….
EXPERIENCE DE LA CHUTE LIBRE : ACTIVITES
SUR EXCEL
I – Variation de la vitesse lors du mouvement de chute libre
x1 à t1
¾ Rappels sur la vitesse instantanée
và
Vitesse instantanée : v =
x 2 − x1
t 2 − t1
t 2 + t1
2
x2 à t2
Cette vitesse est la vitesse moyenne calculée entre les instants t1 et t2. On suppose qu’elle s’applique
t +t
à un temps intermédiaire qui est la moyenne des deux instants : t = 2 1
2
x en m
t en s
0
0
0,05
0,101
0,1
0,143
0,2
0,4
t=
t 2 + t1
en s
2
v=
x 2 − x1
en m/s
t 2 − t1
(0,101 +0 ) / 2 = 0,05
(0,05 - 0) / (0,101-0)= 0,5
0,122
1,19
0,244
1,69
0,318
2,38
………………
……………..
……………..
…………….
0,450
4,40
0,533
5,26
0,202
0,286
0,6
………
0,8
0,404
1,2
0,495
1,6
0,571
¾ Tracer à l’aide du logiciel EXCEL la courbe représentant la vitesse v en fonction du
temps t:
C’est le diagramme des vitesses.
¾ Conclusion :
………………………………………………………………….
Ö Voir document synthèse de cours :
Ce mouvement est appelé :
………………………………………………………………………..
II – Influence de la masse de la bille
1 – Données pour une bille de masse 30 grammes
t en s
x en m
0
0
0,090
0,04
0,128
0,08
0,175
0,15
0,247
0,3
0,319
0,5
0,404
0,8
0,474
1,1
0,553
1,5
0,286
0,4
0,378
0,7
0,452
1
0,535
1,4
2 - Données pour une bille de masse 10 grammes
t en s
x en m
0
0
0,078
0,03
0,111
0,06
0,143
0,1
0,226
0,25
3 – Travail à réaliser pour chaque bille
1) A l’aide du tableur EXCEL :
•
•
•
•
Recopier dans deux colonnes différentes les valeurs de t et x
Tracer la courbe donnant x en fonction de t et déduire la nature du mouvement
Calculer dans deux autres colonnes t2 puis x/t2
Donner la valeur de l’accélération
2) Conclusion
………………………………………………………………………………..