tp physique - Académie de Toulouse

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APPROCHE DE L’ENERGIE CINETIQUE
Objectif :
Etablir expérimentalement la formule donnant l’énergie cinétique d’un solide en translation.
Montrer que le travail d’une force est un mode de transfert d’énergie.
I MONTAGE ET MANIPULATION :
1°) Dispositif expérimental :
Ouvrir le fichier intitulé force_cte.doc qui décrit le dispositif.
Légender le schéma du dispositif :
Rem : la mise en mouvement est réalisée grâce à la combustion du fil reliant le dynamomètre au mobile.
2°) Manipulation :
Ouvrir le logiciel AVIMECA, et à l’aide de son mode d’emploi aller chercher dans « C : Vidéos 1èreS », la
vidéo fcste 0.3N-215g.avi et la visualiser.
- choisir un repère d’espace
- étalonner à l’aide de la règle en fond d’image
- choisir l’image 7 comme origine des dates
- pointer les positions successives du mobile, arrêter le pointage à l’image 18.
- exporter directement les données vers le logiciel REGRESSI.
II MODELISATION DES RESULTATS :
1°) Etude théorique :
- Définir le système.
- Le mobile est à l’équilibre : effectuer le bilan des forces et les représenter sur le schéma précédent.
En déduire l’intensité de la force F exercée par l’aspirateur.
- Le mobile est en mouvement : effectuer le bilan des forces et les représenter sur le schéma ci-
dessous
- Exprimer le travail de chaque force :

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2°) Exploitation des résultats :
- En observant le pointage du mouvement, comment évolue la vitesse instantanée du mobile ?
- Expliquez cette variation en utilisant la 2ième loi de Newton.
On cherche une relation mathématique entre le travail de la force exercée par l’aspirateur et la vitesse
instantanée du mobile. Pour cela, on utilisera le logiciel de calcul REGRESSI.
- exprimer la vitesse instantanée vi(t) du mobile et le travail W de la force F.
- (Chercher dans « Aide ? » comment écrire les expressions de la vitesse vi , du travail W dans le
logiciel REGRESSI).
- créer ces deux nouvelles grandeurs dans le logiciel REGRESSI.
- Tracer la courbe vi = f(t), modéliser la courbe et déterminer la vitesse vo à t = 0 s.
- Tracer la courbe W = f(v)
- Parmi les propositions de relations ci-dessous laquelle vous semble la plus plausible :
W = k / v W = k . v W = k / v2 W = k.v2 W = k.v2 + c
- Créer la grandeur v2 et vérifier votre hypothèse en traçant la courbe que vous avez choisie.
- Modéliser la courbe.
- Déterminer le coefficient directeur de la droite et le comparer à la masse m du mobile.
- Vérifier que l’ordonnée à l’origine est égale à 1/2mvo2 aux erreurs d’expériences près.
- On en déduit la relation entre la vitesse instantanée et le travail W :
Par définition, ½mv2 représente l’énergie cinétique Ec d’un solide de masse m animé d’un mouvement de
translation de vitesse v.
Reconnaître dans l’expression précédente : - l’énergie cinétique Ec à la date t :
- l’énergie cinétique Eco à la date t = 0s :
Conclure :
Reprendre l’étude du système afin d’écrire une relation plus globale.
Faire éventuellement de même avec les vidéos fcste0.5N-215g.avi, fcste0.5N-315g.avi , fcste0.7N-215g.avi pour
confirmer votre conclusion.
L’ensemble de ce TP est inspiré des documents mis en ligne par l’académie Nancy/Metz par M. SAUVECANNE Pierre.