Manipulation 3 : Le ressort à boudin

Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Faculté de Chimie
Année Universitaire (2015-2016) - Unité Méthodologie I Département du Socle Commun ST GP
TP - N°1 : LA LOI DE NEWTON
But de l’expérience :
- Vérifier le principe fondamental de la dynamique pour un mouvement de translation uniformément accéléré.
- Déterminer expérimentalement la valeur de g.
- 01 Dispositif à coussin d’air.
- 01 Poulie + 01fil inextensible.
- 01 masse ( m = 20 g ).
- 01 Chariot glisseur avec masse ( M = 190 g ).
- 01 Souffleur.
- 01 Source de tension.
- 01 Chronomètre digital.
- 01 Electro-aimant.
- 01 Barrière lumineuse.
- 03 fils de connexion.
Partie théorique :
Le principe fondamental de la dynamique appliqué au chariot en mouvement s’écrit :
∑=+=
γ
 mRPFext
.
R étant la réaction perpendiculaire au plan (mouvement sans frottements). En négligeant les masses du fil et de
la poulie et en considérant le fil inextensible, l’équation horaire du mouvement s’écrit:
00
2
2
1
)( xtVttx ++=
γ
.
x0 et V0 représentent respectivement la position et la vitesse du chariot glisseur, à l’instant initial. Dans notre cas,
à t = 0 s, x0 = 0, V0 = 0.
Manipulation :
1- Identifier les équipements et vérifier les connexions électriques du dispositif de l’expérience.
2- Allumer la source de tension et le chronomètre.
3- Passer le fil autour de la poulie puis accrocher à l’une des extrémités le chariot et à l’autre la masse de 20 g.
4- Mettre en contact le chariot glisseur et l’électroaimant et remise à zéro du chronomètre.
5- A l’aide de la règle graduée, positionner la barrière lumineuse à la distance souhaitée (voir tableau et repères).
6- Allumer le souffleur et déclencher le mouvement à l’aide de la touche start du chronomètre.
Au passage du chariot par la barrière lumineuse, un temps T est correspondant à la distance parcourue
par le chariot.
Cette manipulation doit être effectuée 3 fois afin de minimiser certaines
erreurs expérimentales.
mg
Mg
1

Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Faculté de Chimie
Année Universitaire (2015-2016) - Unité Méthodologie I Département du Socle Commun ST GP
FEUILLE DE MANIPULATION - TP N°1 - LA LOI DE NEWTON Date :
Nom :
Prénom :
Nom :
Prénom :
Section : Groupe :
Enseignant : Note : / 20
PARTIE THEORIQUE
Retrouvez l’accélération γ en fonction de m, M et g .
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Donnez l’expression de l’incertitude absolue sur l’accélération γ en fonction de x, ∆x, t et ∆t.
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PARTIE EXPERIMENTALE
1- Remplir le tableau ci-dessous. On rappelle que pour N mesures de T :
echronomètr
N
moyi t
TT
N
T∆
+−=∆ ∑
1
1
.
On prendra ∆Tchronomètre = 10-4 s.
x (m)
T (s)
Tmoy (s )
∆Tmoy (s )
T² moy (s² )
∆T²moy (s² )
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
2- Tracer x en fonction de T²moy en reportant les incertitudes sur chaque point. On prendra ∆x=1 cm.
3- Reporter les calculs de pente puis déterminer, à partir du graphe obtenu, les valeurs de γ et ∆γ en traçant les droites de
plus grande et de plus petite pente.
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4- En négligeant les incertitudes sur les masses, déduire à partir des résultats précédents :
gmin = …………… ( ) gmax = …………… ( ) et g = …………… ± …………… ( )
CONCLUSION :……………………………………………………………………………………………………………..………
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2

Année Universitaire (2015-2016) - Unité Méthodologie I Département du Socle Commun ST GP
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Faculté de Chimie
TP - N° 2 Le Pendule Pesant
But de l’expérience :
1- Déterminer la période du pendule pesant
2- Calculer la position du centre de gravité de ce pendule
3- Déterminer expérimentalement la valeur de la pesanteur g.
Equipements :
- 01 Trépieds.
- 02 masses m1=1400g et m2=1000g.
- 01 Tige.
- 01 Chronomètre digital.
-01 règles graduée (1m)
3

Année Universitaire (2015-2016) - Unité Méthodologie I Département du Socle Commun ST GP
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Faculté de Chimie
FEUILLE DE MANIPULATION - TP N°2 - LE PENDULE PESANT Date :
Partie théorique :
En supposant négligeable la masse de la tige devant les masses m1 et m2
( m1=1400g et m2= 1000g) et que ces dernières sont assimilables à un point matériel, voir figure.
Sachant que le centre de gravité de plusieurs masses est donné par la formule suivante :
ii
i
mx
OG m =∑
∑
1- Trouver le centre de gravité du système formé par les deux masses ; en prenant comme origine
le point O. On note, l la distance du centre de gravité du pendule à l’axe de rotation
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………………..………………………………………………………………………………….……………………
……………………………..………………………………………………………………………………….………
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….……………………………………………………………………………..………………………………………
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2- En appliquant le premier principe de la dynamique, trouver l’équation différentielle du
mouvement :
0sin
2
2
=+× α
α
gl dt
d
Où g : l’intensité de la pesanteur
α : l’angle entre la tige et la verticale.
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……………….…………………………………………………..……………………………………………………
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3- Déduire la période (T) du mouvement du pendule dans le cas de faibles amplitudes.
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Nom :
Prénom :
Nom :
Prénom :
Section : Groupe :
Enseignant : Note : / 20
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Année Universitaire (2015-2016) - Unité Méthodologie I Département du Socle Commun ST GP
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran Faculté de Chimie
Partie expérimentale :
En changeant la position des masses m1 et m2 vers le haut, tout en gardant la distance les
séparant fixe (h=12 cm). ∆y = 2cm et ∆Tchronométre= 0.001 s.
On rappelle que pour N mesures de T :
e
chronomètr
N
moy
i
NTTTT
1
1∆+
∑−=
∆
.
1- Mesurer le temps de 10 oscillations (répétez deux fois les mesures) et Remplissez le tableau
suivant (On prendra g = 10 m/s2 ):
2- Tracer sur papier millimétré le graphe T2exp = f(y) avec incertitudes.
3- Reporter les calculs de pente et déduire l’intensité de la pesanteur g et ∆g.
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………………………………………………………………………………….………………
……….…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………….………………
∆g = ………………..( ) ; g = …….….… ± …….…… ( )
4- Comparer Texp et Tcalculée.
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CONCLUSION :
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Y (cm)
t=10T (s)
tmoy
Tmoy=Texp
T2exp
∆T
∆T2
l(m)
Tcalculée
116
106
96
86
76
5