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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
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  = 50
ms. On obtient l'enregistrement 1 donné en annexe.
On assimile OM à la longueur l du ressort (seul l'allongement du ressort nous intéresse). La longueur du
ressort à vide est 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 :
7 8 6
Δv = v - v
au point M7
910 8
Δv = v - v
au point M9
11 12 10
Δv = v - v
au point M11
Remarque : pour déterminer
i
Δv
, il est conseillé de représenter les vecteurs
i - 1
v
et
i + 1
v
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
M7
M9
M11
Longueur du ressort l (m)
Tension T = k (l - l0) (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 :
13 14 12
Δv = v - v
au point M13,
17 18 16
Δv = v - v
au point M17 et
21 22 20
Δv = v - v
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 ?

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