1 S - Free

1 S
TRAVAIL D’UNE FORCE ET ÉNERGIE CINETIQUE
P 7 TP
But du TP :
 Trouver la relation donnant la vitesse d’un solide en translation soumis à l’action d’une force qui travail.
 Découvrir la notion d’énergie cinétique et de transfert d’énergie.
1. Détermination expérimentale de la relation donnant la vitesse d’un solide en
translation soumis à l’action d’une force constante.
1.1. Dispositif d’étude
Un mobile autoporteur est posé sur une table horizontale. Il est ensuite relié à l’appareil à force constante.
1.2. Questions
1°/ L’appareil étant en fonctionnement, on abandonne, en un point O et sans vitesse initiale, le mobile à
l’action de la force constante
F
. Quelle est la nature du mouvement du centre d’inertie du mobile ?
2°/ De quelles grandeurs dépend, selon vous, la vitesse acquise en un point A ?
3°/ A votre avis, comment ces grandeurs influent-elles sur la valeur de la vitesse et pourquoi ?
1.3. Recherche de la relation
On désire savoir comment varie la vitesse V atteint par le mobile en un point A quelconque en fonction
du travail
)FW(
effectué par la force
F
entre O et A.
Des différentes hypothèses de relations simples ci-dessous liant
)FW(
, m et V et dans lesquelles k est une
constante à déterminer, quelles sont celles qui sont recevables et donc méritent d’être testées par
l’expérience ? (Vous éliminerez celles qui ne le sont pas et vous direz pourquoi.)
V)(mk W
VmkW 
2
VmkW 
VmkW 2
22 VmkW 
V
m
kW 
m
V
kW 
1.4. Recherche expérimentale de la relation
Vous disposez de l’enregistrement des positions du centre d’inertie de trois mobiles autoporteur de masse
différentes soumis à une même force.
1°/ Que faut-il faire pour tester les hypothèses retenues ?
2°/ A l’aide du logiciel Généris 5, déterminer la relation. (Faire un fichier par enregistrement et
enregistrer dans votre répertoire très régulièrement).
1.5. Détermination de la valeur de la constante k
1°/ Que faut-il faire pour déterminer la valeur de la constante k.
2°/ Déterminer cette valeur.
1.6. Conclusion : notion d’énergie cinétique et diagramme d’énergie
M
Appareil à force constante
O
A

2. Comment le travail d’une force modifie-t-il l’énergie cinétique d’un solide en
translation ?
2.1. Cas d’un travail moteur
Voici la reproduction d’une chronophotographie du mouvement d’un mobile abandonné en O sans vitesse
initiale. La force constante
F
et le mouvement ont la même direction et le même sens.
1°/ Donner l’expression de la variation d’énergie cinétique entre O et A.
2°/ Donner l’expression de la variation d’énergie cinétique entre O et B.
3°/ Donner l’expression du travail de la force
F
pour le déplacement AB.
4°/ En déduire une relation entre le travail de la force et les énergies cinétiques.
5°/ Conclusion et diagramme d’énergie.
2.2.Cas d’un travail résistant
Voici la reproduction d’une chronophotographie du mouvement d’un mobile lancé dans le sens contraire
de la force constante
F
.
1°/ Donner l’expression de la variation d’énergie cinétique entre O et A.
2°/ Donner l’expression de la variation d’énergie cinétique entre O et B.
3°/ Donner l’expression du travail de la force
F
pour le déplacement AB.
4°/ En déduire une relation entre le travail de la force et les énergies cinétiques.
5°/ Conclusion et diagramme d’énergie.
3. Conclusion générale
OAB
sens du mouvement
F
O A B
sens du mouvement
F