T.P. de physique N°10 : Vecteurs vitesse, accélération et force. De la

T.P. de physique N°10 : Vecteurs
vitesse, accélération et force.
I-
De la vitesse à l’accélération.
L’expérience correspond à la situation suivante : m
est la masse du mobile autoporteur et m’ celle de la
masselotte qui chute et entraîne le mobile.


Comment pouvez-vous qualifier ce mouvement à
la vue de l’enregistrement.
Remplir les lignes 2 et 3 du tableau ci-dessous.
t (en s)
x (en cm)
v (en m.s-1)
a (en ………)




0
0.06
0.12
0.18
0.24
0.30
0.36
0.42
Le mouvement est-il uniforme ?
Pour renseigner sur la non uniformité du mouvement on se propose de calculer le taux de variation, a, de la
vitesse avec le temps : ai = (vi+1 – vi-1) / (ti+1 – ti-1). Remplir la dernière ligne du tableau.
Quel est le nom usuel de ce taux de variation de la vitesse ? En quelle unité s’exprime-t-il ?
Que peut-on dire de ce taux de variation de vitesse ? Comment peut-on qualifier le mouvement ?
II-
Relation entre force et accélération : 2ème loi de Newton.
On a répété l’expérience 1 en modifiant successivement m et m’ (expériences 2 et 3).
 Quelles sont les forces appliquées au mobile autoporteur ? Comment est la résultante des forces ? Que
vaut-elle dans chacune des expériences ?
 Remplir le même tableau que précédemment pour les expériences 2 et 3.
 En comparant les expériences 1 et 2, donner une relation qualitative entre la force et l’accélération.
 En comparant les expériences 1 et 3, donner une relation qualitative entre l’accélération et la masse du
mobile.
 En déduire une relation générale, reliant la masse du mobile, son accélération et la résultante des forces.
Cette relation constitue une forme simplifiée de la 2 ème loi de Newton.
III- Attention : Toutes les grandeurs sont vectorielles !!!
Vous savez depuis la classe de 1èreS que la vitesse et les forces sont des grandeurs
vectorielles ; il en est de même pour l’accélération.
 Schématiser l’expérience réalisée.
 Proposer une expression vectorielle de l’accélération. En déduire une méthode
graphique pour construire le vecteur accélération du mobile en G3 (Ne pas se soucier
de la norme a3pour cette construction)
 Déterminer la norme a3 du vecteur accélération du mobile en G3.
 Quelles sont les forces appliquées au mobile en G3 ? En déduire la résultante. Quels
sont la direction, le sens et la norme de cette résultante ?
 Vérifier graphiquement puis par un calcul que la 2 ème loi de Newton est bien une
relation vectorielle. Donner cette relation.
Compétences expérimentales testées :
T.P. physique N°10
Non acquis
Calculer la norme d’une vitesse instantanée / un enregistrement
Calculer la norme d’une accélération sur un enregistrement.
Représenter un vecteur vitesse
Construire un vecteur accélération
Mettre en relation l’accélération d’un système et les forces
extérieures appliquées à ce système
A revoir
Bonne maîtrise