TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE

TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE MÉCANIQUE SUR SOLIDE
Eclipse à
Chéraute
Activité 1... QUELLE EST LA RELATION ENTRE LA FORCE APPLIQUÉE À UN SOLIDE ET
L'ACCÉLÉRATION PRODUITE ?
Pour étudier le mouvement d'un mobile sans frottement, soumis à une force horizontale ⃗
F
horizontale, on utilise un mobile sur coussin d'air (Autoporteur).
sur une table
Ce mobile produit des étincelles à sa base, à intervalle de temps Δ t .
On marque ainsi le papier Carbone placé sous la feuille d'étude.
Les points de Carbone sont ainsi transférés sur la feuille d'étude et permettent de marquer la trajectoire.
Protocole à compléter et détailler :
•
Vérifier la présence de la feuille de carbone
•
Poser dessus et fixer la feuille A3 d'étude.Poser les 2 mobiles reliés au boitier (Tensions)
•
Accrocher une masse de 50g au mobile et le dynamomètre de l'autre côté.
•
Mettre sous tension le mobile et constater qu'il n'y a plus de frottement et qu'il peut glisser.
•
Relever F (N) = affichée par le dynamomètre.
•
Activer le marquage et Décrocher le mobile du dynamomètre.
•
Numéroter les points et Marquer par une flèche les points choisis pour le calcul des vitesses.
Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP
05/02/13-Transports_F_Coupl_Solide_TSTIDD.odt-Djl-Page: 1 / 9
TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE MÉCANIQUE SUR SOLIDE
Calcul pratique des vitesses à partir de points de la trajectoire marqués à durée Δ t
Eclipse à
Chéraute
constante .
•
On étudie le mouvement du centre de gravité A du mobile Autoporteur (à coussin d'air)
•
On se place dans un référentiel galiléen et on applique les lois de Newton .
Le mobile à coussin d'air a marqué son passage chaque Δ t
Vitesse
Instantanée
Variation de la
position du point
M , d⃗
OM
DIVISÉ par une
durée dt
infiniment petite.
•
En pratique, on ne peut mesurer de vitesse instantanée, mais une vitesse moyenne pendant une durée
Δ t la plus petite possible .
Or, pendant cette durée Δ t , la vitesse varie entre les 2 points choisis.Ainsi, si le mouvement est
décéléré, la vitesse en Mo V(Mo) est supérieure à V(M1) , de plus widevec V(M1) n'a plus la même
direction.
Ainsi, on constate que l'on commet moins d'erreur en calculant V(M1) à partir des points précédent Mo
( MoM2)
et suivant M2. Exemple : V ( M1)=
, La direction de ⃗
V (M1) et son sens sont donnés
2. Δ t
par ⃗
MoM2 .
•
TRACER ⃗
MoM2 et vérifier.
•
Avec cette méthode, TRACER ⃗
V (M7 ) .
Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP
05/02/13-Transports_F_Coupl_Solide_TSTIDD.odt-Djl-Page: 2 / 9
TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE MÉCANIQUE SUR SOLIDE
Calcul pratique des ACCÉLÉRATIONS,
à partir de points de la trajectoire marqués à durée Δ t
Eclipse à
Chéraute
constante .
L'accélération ⃗
a(t ) représente la variation de la vitesse par rapport Δ t
Accélération instantanée.
d⃗
v (t)
⃗
a(t )=
dt
•
•
•
En pratique, comme pour les vitesses, on ne peut mesurer qu'une accélération moyenne entre 2
points, que l'on choisira de part et d'autre du point dont on veut l'accélération.
Si la trajectoire est rectiligne, la direction et le sens de ⃗
a(t ) sont connus et il ne reste plus qu'à
calculer sa norme, la valeur de l'accélération en ce point.
V (M3)– V (M1)
Exemple : a (M2)=
2. Δ t
Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP
05/02/13-Transports_F_Coupl_Solide_TSTIDD.odt-Djl-Page: 3 / 9
TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE MÉCANIQUE SUR SOLIDE
Eclipse à
Chéraute
m=50g ; F(N) =
Point Ai (DÉBUT)
Durée entre 2 points
Δt
Distance
D(Ai-1,Ai+1) (cm)
Notée
A1A3, A2A4...
Vitesse Vi (cm.s-1)
Vi=
A i−1 A i+1
2. Δ t
Energie cinétique Ec(J)
1
Ec i= . m.V 2i
2
Travail de la Force
⃗
F
W AiAj= ⃗
F.⃗
AiAj
En trajectoire
Rectiligne :
W AiAj= F. AiAj
Variation de l'Ec(J)
Δ Ec=Ec ( j)− Ec(i)
Point Ai
Vitesse Vi (cm.s-1)
Vi=
A i−1 A i+1
2. Δ t
Accélération :
a i=
(V i+1−V i−1)
2. Δ t
Point Ai
Vitesse Vi (cm.s-1)
Vi=
A i−1 A i+1
2. Δ t
Accélération :
a i=
(V i+1−V i−1)
2. Δ t
Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP
05/02/13-Transports_F_Coupl_Solide_TSTIDD.odt-Djl-Page: 4 / 9
TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE MÉCANIQUE SUR SOLIDE
Eclipse à
Chéraute
m=100g ; F(N) =
DÉBUT
FIN
Point Ai
Durée entre 2 points
Δt
Distance
D(Ai-1,Ai+1) (cm)
Notée
A1A3, A2A4...
Vitesse Vi (cm.s-1)
Vi=
A i−1 A i+1
2. Δ t
Energie cinétique Ec(J)
1
Ec i= . m.V 2i
2
Travail de la Force
⃗
F
W AiAj= ⃗
F.⃗
AiAj
En trajectoire
Rectiligne :
W AiAj= F. AiAj
Variation de l'Ec(J)
Δ Ec=Ec ( j)− Ec(i)
Point Ai
Vitesse Vi (cm.s-1)
Vi=
A i−1 A i+1
2. Δ t
Accélération :
a i=
(V i+1−V i−1)
2. Δ t
Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP
05/02/13-Transports_F_Coupl_Solide_TSTIDD.odt-Djl-Page: 5 / 9
TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE MÉCANIQUE SUR SOLIDE
Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP
Eclipse à
Chéraute
05/02/13-Transports_F_Coupl_Solide_TSTIDD.odt-Djl-Page: 6 / 9
TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE MÉCANIQUE SUR SOLIDE
Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP
Eclipse à
Chéraute
05/02/13-Transports_F_Coupl_Solide_TSTIDD.odt-Djl-Page: 7 / 9
TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE MÉCANIQUE SUR SOLIDE
Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP
Eclipse à
Chéraute
05/02/13-Transports_F_Coupl_Solide_TSTIDD.odt-Djl-Page: 8 / 9
TSTIDD-TRANSPORTS:FORCE, MOMENT OU COUPLE MÉCANIQUE SUR SOLIDE
Eclipse à
Chéraute
350
3,00
300
2,50
250
2,00
200
1,50
150
1,00
100
0,50
50
0,00
0
0
100
200
300
400
500
600
Vitesse (m/s) et Accélération (m/s²)
Distance (mm)
Autoporteur(m=660g) à coussin d'air sur table horizontale avec fil+poulie + ms=100g
D1_i(mm)
Vi(m/s)
ai (m/s²)
-0,50
700
t(ms)
Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule-TP
05/02/13-Transports_F_Coupl_Solide_TSTIDD.odt-Djl-Page: 9 / 9