tp6 physique : travail et energie lors d`une chute libre.

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07/06/2017
Classe de 1ère S
TP 6 PHYSIQUE
TRAVAIL ET ENERGIE LORS D’UNE CHUTE LIBRE
Objectifs :
Trouver l'expression de ce travail en fonction du carré de la vitesse acquise
Présentation de l'expérience : Voir TP¨5
1. Chute libre sans vitesse initiale
1.1. Tableau de résultats
1. Ouvrir le fichier chute1.rw3 du répertoire T .
2. Cliquez sur Grandeurs, puis Variables. Vous disposez de différentes valeurs de z et t.
3. Ci-dessous, figure un extrait du tableau que vous avez complété avec les dates t et les travaux W correspondants.
Relevez la valeur du travail pour z = - 81,0 mm.
4. Comment calculeriez-vous la vitesse à chaque date t ?
t (s)
z (mm)
W ( J )
v(m.s-1)
v2 (m2.s-2)
-1,80
-23,4
-43,2
-63,0
-81,0
-100,8
-120,6
-140,4
-162,0
-187,2
1.2. Exploitation avec le logiciel REGRESSI
 Calcul de v et v2 :
Calcul de la vitesse
Calcul du carré de la vitesse
Y+, Grandeur calculée
Y+, Grandeur calculée
Symbole : v
Unité : m.s-1
Commentaire : Vitesse du centre d’inertie de la règle
Expression : v = abs(z[i+1]-z[i-1])/(t[i+1]-t[i-1])
Symbole : v2
Unité : m2.s-2
Commentaire : Carré de la vitesse
Expression : v2 = v*v
 Afficher le graphe v = f(t)
Fenêtre, Graphe Variables, XY
Abscisse : t
Ordonnée : v
Couleurs.... Taille des points : 5
Option de représentation de v = f(t) : Point
A enlever si sélectionné : Axes orthonormés
Pour choisir l'échelle, il faut sortir de XY et cliquer sur l'icône
"Echelle manuelle", une main sur un tableau. Choisissez votre
échelle.
Quelle est l'allure de la courbe v = f(t) ? Quelle est donc la vitesse initiale (pour t = 0) ?

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 Affichage du graphe W = f(v2)
Fenêtre, Graphe Variables, XY
Abscisse : v2
Ordonnée : W
Couleurs.... Taille des points : 5
Option de représentation de W = f(v2) : Point
A enlever si sélectionné : Axes orthonormés
Pour choisir l'échelle, il faut sortir de XY et cliquer sur l'icône
"Echelle manuelle", une main sur un tableau. Choisissez votre
échelle.
1. Quelle est l'allure de la courbe W = f(v2) ?
2. Quelle est la relation entre W et v2 ?
Avec le logiciel REGRESSI, vous pouvez choisir un modèle pour l'équation de la courbe; il calculera pour vous le ou les paramètres du modèle.
 Modélisation de W = f(v2).
Cliquer sur l’icône « modèle »
Dans "expression du modèle", tapez : W(v2) = a*v2
Ajuster pour positionner la droite moyenne
Lisez la valeur du coefficient directeur avec son unité.
Comparez le coefficient directeur avec m, la masse de la règle.
Explicitez la relation entre le travail du poids et la vitesse du centre d'inertie du solide en chute libre sans vitesse initiale.
1.3. Exploitation sans le logiciel REGRESSI
1. Complétez le tableau (colonnes v et v2).
2. Tracez v en fonction de t sur papier millimétré.
3. Vérifiez que la vitesse initiale est bien nulle.
4. Quelle est la relation entre v et t ? Calculez le coefficient directeur de la droite obtenue et comparez-le à g.
5. Faites l'application numérique de W pour z = - 81,0 mm. Comparez avec la valeur donnée par le logiciel.
2. Chute libre avec vitesse initiale
2.1. Tableau de valeurs
1. Déplacez le fichier chute2.rw3 du répertoire R : vers le répertoire T :. Ouvrez ce fichier.
2. Cliquez sur Grandeurs, puis Variables. Vous disposez de différentes valeurs de z et t.
2.2. Exploitation avec le logiciel REGRESSI
Affichez le tableau des données expérimentales acquises : z et t.
Définissez les grandeurs suivantes :
 la valeur de la vitesse : v = abs(z[i+1]-z[i-1])/(t[i+1]-t[i-1])
 le carré de la vitesse : v2 = v*v
 les paramètres expérimentaux m, g et z0 et leurs valeurs
 le travail du poids : W = m*g*(z0-z)
1- Faire apparaître le graphe v = f(t). Quelle est la relation mathématique entre v et t ?
2- Quelle est la valeur de v à t = 0 ?
3- Faire apparaître le graphe W = f(v2).
4- Proposer un modèle pour la relation mathématique entre W et v2 et trouver les paramètres avec REGRESSI.

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5- Comparer le coefficient directeur a avec m et l'ordonnée à l'origine b avec m  v02.
6- Donner la relation entre le travail du poids et la vitesse du centre d'inertie du solide en chute libre avec vitesse initiale.