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Partie II : Forces, Travail et Energie Chapitre 4 : Les lois de Newton TP : Le mouvement du centre d’inertie et les forces A) Mobile accroché à un fil élastique (enregistrement 1) On se propose d'étudier le mouvement du centre d'inertie M d'un palet autoporteur, relié à un point fixe O par un ressort de raideur k = 15,4 N.m-1, se déplaçant sans frottement sur une table horizontale. On enregistre les positions du centre du palet à des intervalles de temps successifs et égaux ms. On obtient l'enregistrement 1 donné en annexe. On assimile OM à la longueur ressort à vide est = 50 l du ressort (seul l'allongement du ressort nous intéresse). La longueur du l0 = OM0. 1) (a) Faites l'inventaire des forces exercées sur le palet et précisez les caractéristiques de ces forces. Représentez ces forces sur un schéma. (b) Le mouvement s'effectuant dans un plan horizontal, démontrer que la résultante des forces agissant sur le palet se réduit à la tension du ressort. (c) Complétez les deux premières lignes du tableau ci-dessous 2) Avec une échelle de votre choix, tracez la variation du vecteur vitesse : Δv 7 = v8 - v6 au point M7 Δv9 = v10 - v8 au point M9 Δv 11 = v12 - v10 au point M11 Remarque : pour déterminer Δvi , il est conseillé de représenter les vecteurs vi - 1 et vi + 1 au point Mi. 3) Que peut-on en déduire quant à la direction et au sens de la variation du vecteur vitesse ? 4) Mesurez la longueur du vecteur Δv et compléter la dernière ligne du tableau. Que peut-on en conclure ? Point Longueur du ressort M7 l Tension T = k (l - l0) M9 M11 (m) (N) Valeur de Δv (unité arbitraire) B) Mouvement sur un plan incliné (enregistrement 2) Un palet autoporteur se déplaçant sur coussin d'air, est lancé avec une vitesse initiale sur un plan incliné d'un angle = 5° par rapport à l'horizontale. On enregistre la position du centre d'inertie M à des intervalles de temps égaux = 40 ms. 1) Tracez les variations du vecteur vitesse en trois points de la trajectoire : Δv 13 = v14 - v12 au point M13, Δv 17 = v18 - v16 au point M17 et Δv 21 = v22 - v20 au point M21 Que peut-on en conclure ? 2) (a) Faites l'inventaire des forces exercées sur le palet et préciser les caractéristiques de ces forces. Représenter ces forces sur un schéma. (b) Déduisez-en que la résultante des forces se résume à la projection du vecteur poids suivant la ligne de plus grande pente du plan incliné. 3) Comparez le vecteur Δv et la résultante des forces. Que peut-on en conclure ? PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S – 2007/2008 Partie II : Forces, Travail et Energie Chapitre 4 : Les lois de Newton PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S - PHYSIQUE 1ère S – 2007/2008
