Première - Physique

Exercice à caractère expérimental

Exercice à caractère expérimental.

( cet exercice peut être réalisé au cours d’une séance de TP)

 

Le document ci-dessous représente une chronophotographie du mouvement de chute vertical d’une bille. La bille est soutenue par un électroaimant. Pour libérer celle-ci, afin de la laisser tomber, il suffit d’ouvrir un interrupteur dans le circuit de commande non représenté.

 

1-En quelques mots, expliquer ce qu’est une chronophotographie

 

2-Détermination de l’échelle du document :

Posons LR(longueur réelle)= k x L(longueur sur la photo). Evaluer le coefficient k (rapport d’échelle).

 

3-On se propose d’évaluer la vitesse au point 3 en assimilant celle-ci à une vitesse moyenne entre les deux points 2 et 4. Donner l’expression de cette vitesse.

En tenant compte de l’échelle du document, évaluer la valeur v3.en précisant l’unité bien entendu !

 

4-Quelle valeur peut-on attribuer à vo (vitesse initiale).

Peut-on évaluer v10 par cette méthode? Expliquer.

 

5-Choisir un repère d’espace (axe orienté) en précisant son origine et son sens d’orientation.

 

6-Choisir un repère de temps : préciser l’événement qui correspond à la date origine t=0.

(Ce choix doit être fait afin de rendre l’étude la plus simple possible)

 

7-Présenter un tableau de 3 colonnes en indiquant dans:

a- la 1ère colonne ; la date t(s).

b- la 2ème colonne, la position y(t).

c-la 3ème colonne, la vitesse v(t) (les différentes vitesses étant assimilées à leur valeur moyenne comme cela a été fait pour le point 3)

Remarque : il est plus rapide de présenter les résultats dans un tableur électronique.

En l’absence de celui-ci, les calculs peuvent être réalisés avec une calculette et les valeurs numériques simplement inscrites dans un tableau.

 

8-Tracer le graphe de la vitesse en fonction du temps. Proposer une relation entre la vitesse v et la date t.

 

9-Créer une 4ème colonne dans laquelle on inscrira le carré de la vitesse, soit v2.

 

10-Tracer le graphe v2 en fonction de y. Proposer une relation entre v2 et y.

 

11-Etude théorique du mouvement ;

On fera l’hypothèse que la bille est en chute libre.

a-Définir ce qu’est une chute libre.

 

b-Faire un bilan des forces s’exerçant sur la bille.

 

c-Appliquer le théorème de l’énergie cinétique en translation entre la date de mise en mouvement de la bille et une date t quelconque ultérieure.

 

d-Après avoir réalisé les simplifications possibles, donner la relation entre v2 et y.

 

e-Peut-on considérer comme satisfaisante l’hypothèse précédente ?

 

f-Si l’on remplace la bille par une boule de 500g, que deviendront les résultats expérimentaux ?...Même question s’il s’agit d’une boule de polystyrène ?

Argumenter les réponses.



Last modified: Tuesday, 8 December 2015, 7:02 AM
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