Les oscillateurs et la mesure du temps - Cours de sciences

T°S / PHYSIQUE-CHIMIE
COMPRENDRE, LOIS ET MODELES
Chapitre 11 :
Les oscillateurs et
la mesure du temps
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I. Le travail
A/ Définition
On définit le travail d’une force comme le produit scalaire du vecteur force avec
le vecteur trajectoire :
𝐹
α
𝐴
𝐵
On note :
𝑊𝐴𝐵 𝐹 = 𝐴𝐵. 𝐹
d’où 𝑊𝐴𝐵 𝐹 = 𝐴𝐵 𝑥 𝐹 𝑥 cos α
On parle de travail moteur si 𝑊𝐴𝐵 𝐹 > 0 (ceci correspond à 0 ≤ α ≤ 90)
et de travail résistant si 𝑊𝐴𝐵 𝐹 < 0 (ceci correspond à 90 ≤ α ≤ 180)
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I. Le travail
B/ Travail du poids
Le travail du poids ne dépend pas du chemin suivi : on parle de force conservative.
On a 𝑊𝐴𝐵 𝑃 = 𝑚 𝑔 𝑧𝐴 − 𝑧𝐵
avec m la masse en kg, g l’intensité de la pesanteur en m.s-2 et zA l’altitude du point
de départ dans la même unité que zB altitude du point d’arrivée.
(La démonstration se fait en utilisant la trigonométrie)
C/ Travail d’une force électrostatique
Pour une force électrostatique on a :
𝑊𝐴𝐵 𝐹 = 𝑞 𝑥 𝑈𝐴𝐵
avec q la charge de la particule en coulombs (C) et UAB la tension entre A et B en V.
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II. Forces conservatives et non conservatives
Une force est conservative quand la valeur du travail ne dépend pas du chemin
suivi.
Une force est non conservative quand la valeur du travail dépend du chemin
suivi.
III. Oscillateurs
A/ Le pendule
Un pendule « simple » est un objet en oscillations dans un plan vertical dues à la
pesanteur. On le symbolise par une masse reliée à un fil.
On appelle période de l’oscillateur le temps écoulé entre deux passages successifs
à une même position.
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III. Oscillateurs
B/ Période du pendule simple
Pour de petites oscillations (angle < 10°), la période ne dépend pas de l’angle. On
parle d’isochronisme :
𝑙
𝑇 = 2π
𝑔
Avec l la longueur du pendule en m, g l’intensité de la pesanteur en m.s-2.
IV. Temps atomique
Le temps atomique est une échelle de temps obtenue à l’aide d’horloges atomiques.
La seconde est ainsi définie comme « la durée de 9 192 631 770 périodes de la
radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état
fondamental de l'atome de césium 133 ». Plus de 400 horloges atomiques dans le
monde permettent de définir ce temps.
Soutien scolaire Besançon
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