Nom : Prénom: n°groupe: TP : Travail du poids et variation d`énergie

Nom : Prénom: n°groupe:
TP : Travail du poids et variation d'énergie cinétique
Commentaires :
Compétence expérimentale:
Compte
rendu:
Bilan:
On suppose que l'étude est effectuée dans un repère Galiléen pour la totalité du TP
1)Etude numérique
1.1)Mobile de 215g et force constante de 0,3N
On décide d'étudier le mouvement d'un mobile autoporteur de masse m1=215g. A l'instant initial
(to), le mobile autoporteur occupe la position A et sa vitesse est nulle. On suppose que le
mouvement s'effectue sans frottements.
A to+Δt le mobile occupe la position B
La masse marquée possède une masse m2=30g.
1.1.1)Définir un référentiel et faites le bilan des forces s'exerçant sur le mobile autoporteur : (Vous
compléterez le schéma de l'expèrience en représentant les différentes forces s'exerçant sur le
mobile)
Sur le bureau cliquer sur : démarrer/programmes/atelier scientifique/généris 5
Si la fenêtre suivante apparaît : cliquer sur non
Reportez vous au mode d'emploi du logitiel pour traiter la vidéo du déplacement du mobile
autoporteur.
Le chemin d'accés à cette vidéo est le suivant : poste de travail / documents claveille / BOULANT /
1S / Physique /energie cinetique/fcste0.3N-215g
1.1.2)Exprimer littéralement les travaux des différentes forces qui s'exercent sur le mobile lors de
son déplacement de A vers B. Faire la somme des travaux de ces différentes forces. Quelle est la
nature du travail ?

1.1.3)Rappeler la formule permettant de déterminer le travail d'une force pour un déplacement
entre deux points A et B
1.1.4)Quelle conclusion pouvez vous en tirer sur cos α dans ce cas ? En déduire une relation
simplifiée entre W(
F
)A→B , AB et
∣F∣
.
1.1.5)Rappeler la formule permettant de trouver l'énergie cinétique d'un objet de masse m et de
vitesse V. Vous rappèlerez également les unités.
1.1.6)Au moment du lâcher au point A le mobile est immobile. Exprimer la variation d'énergie
cinétique ΔEc entre le point A et le point B. (On désigne par la notation VB la vitesse du mobile au
point B)
 A l'aide de l'analyse vidéo du logiciel et du tableur, déterminer pour chaque position du
mobile le travail effectué par la force de 0,3N. Vous noterez vos résultats dans le tableau ci-
dessous.
 Déterminer dans la colonne suivante la vitesse du mobile en m.s-1.
 Dans une dernière colonne, déterminer la variation d'énergie cinétique ΔEc depuis le point
de départ.
 Insérez le tableau de valeurs ci-dessous (après l'avoir fait validé par le professeur)
1.1.8)Comparer le travail effectué par la force
T
la variation d'énergie cinétique. Que remarquez
vous ?
1.2)Mobile de 215g et force constante de 0,5N
Note importante : Pour démarrer une nouvelle analyse il faut faire : Fichier/nouveau
Le chemin d'accés à cette vidéo est le suivant : poste de travail / documents claveille / BOULANT /
1S / Physique /energie cinetique/fcste0.5N-215g
 A l'aide de l'analyse vidéo du logiciel et du tableur, déterminer pour chaque position du
mobile le travail effectué par la force de 0,5N. Vous noterez vos résultats dans le tableau ci-
dessous.
 Déterminer dans la colonne suivante la vitesse du mobile en m.s-1.
 Dans une dernière colonne, déterminer la variation d'énergie cinétique ΔEc depuis le point
de départ.
 Insérez le tableau de valeurs ci-dessous
1.2.1)Comparer le travail effectué par la force t la variation d'énergie cinétique. Que remarquez
vous ?
1.2.2)Pour une distance parcourue à peu près équivalente, comparer la vitesse du mobile losqu'il
est soumis à une force de 0,3N à la vitesse du mobile soumis à la force de 0,5N. Expliquez.
1.3)Mobile de 215g et force constante de 0,7N
Note importante : Pour démarrer une nouvelle analyse il faut faire : Fichier/nouveau
Le chemin d'accés à cette vidéo est le suivant : poste de travail / documents claveille / BOULANT /
1S / Physique /energie cinetique/fcste0.7N-215g
 A l'aide de l'analyse vidéo du logiciel et du tableur, déterminer pour chaque position du
mobile le travail effectué par la force de 0,7N. Vous noterez vos résultats dans le tableau ci-
dessous.
 Déterminer dans la colonne suivante la vitesse du mobile en m.s-1.
 Dans une dernière colonne, déterminer la variation d'énergie cinétique ΔEc depuis le point
de départ.
 Insérez le tableau de valeurs ci-dessous

1.3.1)Comparer le travail effectué par la force t la variation d'énergie cinétique. Que remarquez
vous ?
1.3.2)Pour une distance parcourue à peu près équivalente, comparer la vitesse du mobile losqu'il
est soumis à une force de 0,7N à la vitesse du mobile soumis à la force de 0,5N. Expliquez.
1.4)Mobile de 315g et force constante de 0,5N
Note importante : Pour démarrer une nouvelle analyse il faut faire : Fichier/nouveau
Le chemin d'accés à cette vidéo est le suivant : poste de travail / documents claveille / BOULANT /
1S / Physique /energie cinetique/fcste0.5N-315g
 A l'aide de l'analyse vidéo du logiciel et du tableur, déterminer pour chaque position du
mobile le travail effectué par la force de 0,5N. Vous noterez vos résultats dans le tableau ci-
dessous.
 Déterminer dans la colonne suivante la vitesse du mobile en m.s-1.
 Dans une dernière colonne, déterminer la variation d'énergie cinétique ΔEc depuis le point
de départ.
 Insérez le tableau de valeurs ci-dessous
1.4.1)Comparer le travail effectué par la force t la variation d'énergie cinétique. Que remarquez
vous ?
1.4.2)Pour une distance parcourue à peu près équivalente, comparer la vitesse du mobile de215g à
celle du mobile de 315g.
1.5)Effectuez vous même votre enregistrement auprès du professeur sur la
table à coussin d'air
 Mesurer la masse du mobile autoporteur m=
 Accrochez une masse de 100g au bout de la ficelle.
 Effectuez l'enregistrement du mouvement du mobile.
 Dès que vous avez effectué l'enregistrement de votre expèrience, rapportez la clef au
professeur.
1.5.1)Quelle est l'intensité de la force exercée sur le mobile ?
1.5.2)Faire un schéma du montage.
1.5.3)Le chemin d'accés à cette vidéo est le suivant : poste de travail / documents claveille /
BOULANT / 1S / Physique /energie cinetique/
 A l'aide de l'analyse vidéo du logiciel et du tableur, déterminer pour chaque position du
mobile le travail effectué par la force. Vous noterez vos résultats dans le tableau ci-dessous.
 Déterminer dans la colonne suivante la vitesse du mobile en m.s-1.
 Dans une dernière colonne, déterminer la variation d'énergie cinétique ΔEc depuis le point
de départ.
 Insérez le tableau de valeurs ci-dessous
1.5.4)Comparer le travail effectué par la force t la variation d'énergie cinétique. Que remarquez
vous ?
2)Mobile autoporteur
2.1)Description de la manipulation
 Un mobile autoporteur est placé sur un plan incliné d'un angle α. Il est maintenu attaché par
un fil.
 A l'instant t=0 on déclanche les impulsions électriques et on brûle le fil.
 Faire un schéma représentant les forces s'exerçant sur le mobile.

2.1.1)Faire le bilan des forces :
2.1.2)Quelles sont la (les) force(s) qui effectuent un travail ?
2.1.3)Exprimer la variation d'énergie cinétique du mobile en fontion du travail du poids. On suppose
que la vitesse du mobile est nulle à l'instant initial. Le mobile occupe alors la position A.
2.1.4)Effectuer le mesures nécessaire pour déterminer l'angle α que fait la table avec l'horizontale.
Vous accompagnerez vos calculs d'un schéma explicatif.
2.1.5)En déduire une relation entre la vitesse atteinte en un point B notée VB , la distance AB
parcourue, la masse m du mobile et l'angle α.
2.2)Manpulation
 Réaliser avec l'aide du professeur la manipulation.
 Pour les impulsions vous règlerez sur 60ms.
 N'oubliez pas de mesurer la masse du mobile autoporteur utilisé, car il sera nécessaire de
connaître le poids lors du traitement.
 Dès que votre enregistrement est terminé, passez ) l'étude graphique
2.3)Etude graphique
2.3.1)Dans un premier temps vous étudierez votre enregistrement. Puis lors de la rédaction du
compte rendu vous traiterez celui réalisé par le professeur en annexe 1 (attention à bien respecter
l'échelle précisée sur l'annexe). Pour vous assister dans vos calculs, utilisez le logiciel Généris 5
avec le mode d'emploi du tableur.
 Numéroter les différentes positions de votre enregistrement. A0,B1,B2,B3....
 Mesurer les distances entre tous les points et complétez la seconde colonne du tableau ci-
dessous.
 La distance à l'origine est la distance entre le point considéré et le point de départ A0. Cette
valeur est utile pour connaître sur quelle distance le poids a travaillé.
 La vitesse en un point Bn doit être calculée au point considéré. V= (Bn-1Bn+1)/2τ
 L'énergie cinétique doit être déterminée à partir de la valeur de la vitesse au point
considéré.
 Dans la colonne suivante vous calculerez le travail total qu'a effectué le poids depuis la
position initiale du mobile. Il dépend de A0Bn, m, g, α
Distance
(m)
Au point
Distance à
l'origine
Vitesse en
m/s
Energie
cinetique
Travail
A0,B1
A0
B1,B2
B1
B2,B3
B2
B3,B4
B3
B4,B5
B4
B5,B6
B5

Distance
(m)
Au point
Distance à
l'origine
Vitesse en
m/s
Energie
cinetique
Travail
B6,B7
B6
B7,B8
B7
B8,B9
B8
B9,B10
B9
B10,B11
B10
B11,B12
B11
B12,B13
B12
B13,B14
B13
B14,B15
B14
B15,B16
B15
2.3.2)Comparer la valeur du travail effectué par le poids à la variation d'énergie cinétique.
2.4)Etude numérique
Sur le bureau cliquer sur : démarrer/programmes/atelier scientifique/généris 5
Si la fenêtre suivante apparaît : cliquer sur non
Reportez vous au mode d'emploi du logitiel pour traiter la vidéo du déplacement du mobile
autoporteur.
Le chemin d'accés à cette vidéo est le suivant : poste de travail / documents claveille / BOULANT /
1S / Physique /energie cinetique /mobile666g_plan_incline_4deg.AVI
Attention la première image est celle ou le mobile est imobile. On peut donc considérer que sa
vitesse est nulle. Attention ! Lorsque vous rentrerez la formule pour évaluer le travail du poids, les
angles s'expriment en RADIAN !
 Dans un prmier temps reportez vous au mode d'emploi du logiciel sur la table pour pointer
les points qui vous semblent importants sur la vidéo.
 Dans une première colonne vous calculerez la vitesse du mobile en m.s-1.
 Dans la colonne suivante vous calculerez la variation d'énergie cinétique depuis le départ du
mobile :
 Dans la colonne suivante vous calculerez le travail total qu'a effectué le poids depuis la
position initiale du mobile.
 Insérez le tableau de valeurs ci-dessous
2.4.1)Comparer la valeur du travail effectué par le poids à la variation d'énergie cinétique.
2.4.2)Comparer les deux méthodes d'étude et concluez sur leur facilité de mise en oeuvre. Quelle
est à votre avis la méthode la plus précise ?Angle α = 3,9°