Phy 12a/12b Mécanique du point (2 Travaux dirigés et Ateliers

Université Joseph Fourier – Grenoble 1
Licence 1ère année
Phy 12a/12b
Mécanique du point (2ème semestre)
Galilée (1564-1642) J. Kepler (1571-1630) I. Newton (1643-1727)
Travaux dirigés et Ateliers
Année 2015-2016

Table des matières
Table des matières 3
Pour bien commencer 7
Notations conseillées 9
QUANTITÉ DE MOUVEMENT ET COLLISIONS 10
Vrai-Faux ?............................................... 10
Couple de patineurs ?......................................... 10
Billard à une bande ?......................................... 10
Ralentissement d’atomes par des photons ?? ........................... 11
Ralentissement des neutrons ?? ................................... 12
Pendule et projectile ?? ........................................ 12
Angle maximum de déflexion ??? ,................................ 13
Patineur et ballon ?.......................................... 13
Désintégration du radon ?? ..................................... 13
Estimation de la masse du neutron ?? ............................... 13
Échange entre deux wagons ?? ................................... 14
Remplissage d’un wagon ?? ..................................... 14
CINÉMATIQUE 16
Vrai ou faux ? ?............................................. 16
3

Mouvement avec accélération constante ?? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Avion de chasse ?............................................ 16
Détermination d’un mouvement polaire ?? ,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Détermination d’un mouvement cylindrique ?? ......................... 17
Mouvement elliptique ?? ....................................... 18
Mouvement circulaire accéléré ?.................................. 18
Trajectoire d’une roue ?? ....................................... 18
Longueur de l’astroïde ??? ...................................... 19
Tube tournant ??? ........................................... 19
OSCILLATEUR HARMONIQUE 21
Deux ressorts accrochés ?...................................... 21
Ressort et gravité ?........................................... 21
Le pendule simple ?? ,........................................ 22
Molécule diatomique?? ........................................ 23
Ressort et frottement visqueux : analogie électrocinétique?? ................. 24
Pendule simple et énergie ?? ..................................... 24
Oscillations d’un cube dans l’eau ??? ................................ 25
Ressort et frottement solide ??? ................................... 25
MOMENT D’UNE FORCE ET MOMENT CINÉTIQUE 27
Le treuil ?................................................ 27
Le pendule pesant ??,........................................ 27

Le Toboggan ?? ............................................. 28
Enroulement d’une ficelle autour d’un poteau ??? ....................... 28
L’atome de Bohr ?? ........................................... 28
L’expérience de Cavendish ?? .................................... 29
Le régulateur de Watt ?? ....................................... 30
FORCES CENTRALES ET GRAVITATION 32
Poids et altitude ?........................................... 32
Trajectoire d’une comète ?? ,.................................... 32
Satellite géostationnaire ?...................................... 33
Poids à l’intérieur et à l’extérieur de la Terre :Théorème de Gauss ?? . . . . . . . . . . . . . 33
Pesanteur à la surface du soleil ?.................................. 33
Orbite d’un satellite ?? ........................................ 34
Sonde interplanétaire ?? ....................................... 34
ATELIER 1 : CINÉMATIQUE 35
Approche numérique de la vitesse et de l’accélération
Le bus qui tourne dans un rond point ............................. 35
Bases et systèmes de coordonnées ................................. 38
Trajectoires et accélérations ..................................... 39
ATELIER 2 : MODÈLE, APPROXIMATIONS ET ORDRES DE GRANDEUR 40
Mouvement d’un projectile soumis à une force de frottement fluide . . . . . . . . . . . . . 40
Modélisation du mouvement d’une bulle d’air dans l’eau ................... 41