203-NYA-H04

203-NYA-A09 Lab. #4 : FORCE CENTRIPÈTE
BUT : Vérifier la deuxième loi de Newton dans le cas d’un mouvement circulaire uniforme.
SCHÉMA DE MONTAGE :
LÉGENDE :
M : Masse du mobile
N : Nombre de tours
tN : Le temps pour effectuer N tours.
R : Distance entre la tige repère et l’axe vertical (distance de centre à centre). Rayon de rotation.
T : Période de rotation.
v : Vitesse de rotation.
Mac : Produit de la masse par l’accélération centripète.
mH : masse nécessaire pour équilibrer le ressort.
Fres : Force exercée par le ressort (= mHg).
PROCÉDURE À SUIVRE
1. Peser le mobile M et estimer l’incertitude sur la masse en rotation M en tenant compte de plusieurs facteurs
(ex. masse de ressort, corde). Mettre la table au niveau et s’assurer que le ressort est horizontal.
2. Ajuster le rayon de rotation R puis déplacer la tige repère pour qu’elle se trouve exactement en dessous du
mobile M. Mesurer le rayon R et estimer l’incertitude sur cette mesure. Ajuster la hauteur M. Ajuster la
position du balancier de manière que le montage puisse tourner sans vibrer.
3. Le ressort en place, faire tourner l'axe vertical avec les doigts de manière que la masse M se maintienne
aussi précisément que possible au dessus de la tige repère. Estimez l’incertitude sur R.
4. À l’aide d’un chronomètre, mesurer le temps nécessaire tN pour effectuer N (20-30) tours. Estimez
l’incertitude sur tN en considérant le temps de réflexe mesuré par la méthode de la règle en chute libre.
5. Mesurer la force centripète « Fres » exercée par le ressort à l'aide d'une poulie, d'une ficelle (horizontale) et
d'un plateau pouvant supporter une masse variable : la force « Fres » est égale au poids « mHg » (du plateau
avec la masse qu'il supporte) nécessaire pour étirer le ressort de sorte que la masse « M » pointe vis-à-vis
de la tige repère comme lorsqu'elle tournait.
6. Calculer les mesures indirectes et comparer quantitativement Mac avec Fres.
7. Effectuer deux autres essais en changeant la masse M et le rayon R.
TABLEAU DES MESURES ET DES RÉSULTATS :
Essai #1 (M)
Essai #2 (M+50g)
Essai #3 (M+100g)
M (g)
±
±
±
N
±
±
±
tN (s)
±
±
±
R (cm)
±
±
±
mH (g)
±
±
±
T (s)
±
±
±
v (m/s)
±
±
±
Mac (N)
±
±
±
Fres (N)
±
±
±
CONTENU DU RAPPORT :
1. Page titre
2. But de l’expérience
3. Schéma de montage et légende
4. Critique des mesures directes (tN, N, M, L et mH)
5. Tableau des mesures et des résultats, avec les
incertitudes (Excel).
6. Analyse des résultats (calculs de T, v, mac et
Fres avec les incertitudes, les 2 diagrammes des
forces pour les deux situations, comparaison de
Fres avec mac à l’aide d’un diagramme d’égalité
physique)
7. Conclusion
2
2
Nc res H
tR Mv
T v Ma F m g
N T R
R