[PDF] Responsable de TP de physique L1 ST

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Dr IMAM ZINEDDINE

Maitre de conférence classe A (MCA)

Responsable de TP de physique L1 ST

Université Oran 1 AHMED BEN BELLA.

FSEA, département de physique.

Avis aux étudiants et étudiantes du L1 ST de lUniversité Oran 1 Les travaux pratiques, souvent abrégés en TP, constituent un type d'enseignement fondé sur l'apprentissage pratique avec en particulier la réalisation d'expériences permettant de vérifier et compléter les connaissances dispensées dans les cours théoriques. Le but de la réalisation dexpériences nous mène automatiquement à mesurer des grandeurs

physique (à laide de différents appareils ) et donc de les traiter ( incertitude, homogénéité de

La situation exceptionnelle (confinement) quon est entrain de vivre, nous a empêché daller au labo, et donc ,je vais essayer dy remédier en vous envoyant quelques cours dinitiation ainsi que le TP de loscilloscope avec corrigé .

Je vous souhaite bon courage.

Université dORAN 1 FSEA Première année LMD ST

Annexe A

Mesures et incertitudes

Une expérience en physique cherche à mesurer une grandeur physique ou à tester la validité

dun modèle théorique lorsquil est confronté aux faits expérimentaux .Outre la détermination de la valeur numérique dune grandeur physique , il est crucial de pouvoir évaluer son erreur .Cette erreur doit permettre dinterpréter de manière consistante le résultat dune expérience ou la validité dun modèle théorique .

1.Définitions :

a)Erreur absolue ; On appelle erreur absolue sur la mesure dune grandeur ,la différence entre le résultat obtenu et la vraie valeur de cette grandeur (celle que lon aurait obtenue dans des conditions idéales avec des appareils parfaits ).Cependant lerreur absolue est inconnue car la valeur exacte est souvent inaccessible . b)Incertitude absolue ( avec unité ) ; Lincertitude absolue sur le résultat dune mesure est ce que lon estime être un écart maximum de lerreur absolue. Si par exemple a est la mesure dune longueur L , lincertitude

associée à cette mesure est a. Nous écrivons le résultat de cette mesure sous la forme : L =

a a , cela signifie que la vraie valeur a0 est telle que : a - a a0 a + a c)Incertitude relative ( sans unité ) ; On définit lincertitude relative sur une mesure ( exprimée en pourcentage ) comme le a/a ) appelé aussi précision .

2.Classifications :

a)Les erreurs systématiques : dû aux différents appareillages de la manip . b)Les erreurs accidentelles : erreur de parallaxe ,le réflexe du manipulateur

3.Méthodes de calcul dincertitudes :

a)Evaluation de lincertitude sur une mesure : Supposons que la mesure dune période T dun pendule simple répétée plusieurs fois avec le même soin donne T

1 , T2 n ; on prendra :

*Pour valeur moyenne de la période : Tmoy = ( T1 + T2 n )/n . *Pour incertitude absolue de cette période : Tmoy =(T1 - Tmoy+T2 -Tmoy

Tn -Tmoy/n

b)Incertitude sur une mesure indirecte : Soit à déterminer une grandeur X = kabc par la mesure des grandeurs a,b,c

.Lévaluation de lincertitude sur X connaissant celles sur a,b,c ,nécessite le calcul différentiel

suivant : posons X=f(a,b,c),on a dX= ( f/ a )b,c da +( f/ b )a,cdb + ( f/ c)a,b dc .

Et donc : X= ( f/ a )b,c a + ( f/ b )a,c + a,b c . Après calcul on trouve

X/X= a/a + b/b + c/c

Autre méthode ( Logarithmique ) .

Soit A= axb / a+b .

Respecter chronologiquement les étapes de calcul . #Introduire la fonction logarithmique b/a+b #- Ln( a+b ) # A = da/a + db/b - d(a+b)/a+b #Développer dA/A = da/a + db/b -da/(a+b) - db /(a+b)

1/(a+b) ) + db (1/b 1/(a+b) )=da/a (b/a+b ) + db/b

(a/a+b ) #Remplacer d par

A/A = a/a b/a+b + b/ba/a+b .

EXEMPLES: Calculer lincertitude absolue de A et B / A=t2 , B=(m1 - m2 ) . *A=t

2 2 A/A = 2t/tt2 =2tt

*B = (m1 m21- m21 m2 )/(m1 m21/(m1-m2)- dm

2/(m1-m2)

B/B = m1/m1-m2 + -1m2 / m1-m2B= m1 + m2 .

4.Ecriture des résultats :

Nous adopterons la technique suivante à savoir : Le premier chiffre différent de 0 est toujours majoré pour une incertitude absolue , dans ses conditions , nous allons travailler quavec des incertitudes ayant un seul chiffre significatif non nul .

EXEMPLES :

A=9.351 unité A = 0.023 unité±0.03) unité . B =22.613 unité B = 0.091 unité donc B = ( 22.7 ± 0.1 ) unité . C = 1.23 unité C = 0.00147 unité 0.002 unité donc C = ( 1.230 ± 0.002) unité

Université dORAN 1 FSEA Première année LMD ST

Annexe B

Comment utiliser un appareil analogique

Dans tous nos travaux pratiques du deuxième semestre ( partie électrique ), on va utiliser des voltmètres (ampèremètres ) analogiques afin de mesurer des différences de potentielle V( intensités de courant I ).Dans ce qui suit , je vais tenter de vous expliquer comment les utiliser .

1.Incertitudes expérimentales :

Dans notre cas on va considérer que lincertitude totale est égale à la somme de lincertitude du à lappareil plus une autre du au manipulateur (lecture ) . Pour un voltmètre : Vtotale = Vappareil + Vlecture de même pour un ampèremètre , il suffit de remplacer V par I . Avec Vappareil =( calibre x classe ) / 100 et Vlecture =( 1/2) graduation . La classe (cv , cA ): mentionnée sur lappareil de mesure .

Le calibre (K

V , kA ) : la plus grande valeur que peut mesurer lappareil . Au moment de la mesure , ce calibre doit être choisi par le manipulateur (en tâtonnant sur le bouton K jusqu'à ce que laiguille soit au maximum de sa déviation ) -- + classe *Les calibres multiples de 10 correspondent à 100 divisions

0 100 *Les calibres multiples de 3 correspondent à 30

divisions 0 30 (k)

2.Exemples : 40

20 60

80

0 100

Classe : 2

(1) (2) (3)

Calibre lecture mesure Vappareil Vlecture Vtotale

4 4V 100x2/100 (1/2)x2 3 V

17 1.7 V 2x10/100 (1/2)x0.2 0.3 V

60 0.6 V 1x2/100 (1/2)X0.02 0.03 V

10 20

0 30

(1) (2) (3)

Calibre lecture mesure Vappareil Vlecture Vtotale

2 2 V 30x2/100 (1/2)x1 1.12 V

8.5 0.85V 3X2/100 (1/2)x0.1 0.110.2V

20 200V 300X2/100 (1/2)x10 11 V

Université dORAN 1 FSEA Première année LMD ST

ANNEXE C

Calcul des résistances à laide du

code des couleurs .

1.Code des couleurs :

Couleur 1

ère 2ème 3ème

Résistance

Noir 0 0

Marron 1 1 1

Rouge 2 2 2

Orange 3 3 3

Jaune 4 4 4

Vert 5 5 5

Bleu 6 6 6

Violet 7 7 7

Gris 8 8 8

Blanc 9 9 9

Or : 5% , Argent : 10% ( précision) Rouge Jaune Noir Or

Exemple de calcul dune résistance R :

0 =24

Précision =

Université dORAN 1 FSEA Première année LMD ST

Annexe D

Détermination du déphasage entre 2 tensions

A. Méthode directe :

ABntre v1(t) et v2 (t)

v1(t) est en avance / v2 (t) dun temps AB AB

Remarque :

AB et OC doivent être exprimés dans la même unité (cm ou seconde ).

B.Méthode de LISSAJOU :

Considérons 2 tensions sinusoïdales de même fréquence v12 (t) = x (t) = b cos (

Pour trouver le déphasage entre y(t) et x(t) , il faut éliminer le temps entre les 2 équations

paramétriques (1) et (2) et aboutir à une relation : y = f (x) .Cette relation revient à annuler le

balayage ou à éliminer le temps en se mettant sur le mode XY ( bouton de balayage )

Pour cela on remplac :

Y2/a2 + x2/b2 ( 2xy/ab ) cos = sin2

Cette relation est léquation dune ellipse daxe a et b appelée " Ellipse de lissajou " . Pour calculer , il suffit de prendre un cas particulier pour x = 0 : sin =y/a =OA/OB=AA/BB

Y B

A REMARQUE : Le déphasage mesuré par la

Méthode de Lissajou nest connu quau signe

X prés , puisquil ne repose que sur le rapport de

Longueurs .

Sin = OA/OB

A B

Université dORAN 1 FSEA Première année LMD ST

OSCILLOSCOPE

SOMMAIRE DU TP

A. Objectifs .

B. Principes de fonctionnement loscilloscope :

C. Quest ce quon mesure avec loscilloscope?

D. Matériel utilisé .

E. Manipulations :

*Découvrir les différentes fonctions de loscilloscope *Mesure dune tension continue *Mesure dun courant continu *Mesure dune tension variable *Mesure de deux tensions alternatives *Application 1 : Mesure du déphasage entre deux tensions *Application 2 : Charge et décharge dun condensateur

Responsable de TP (ST) Dr IMAM.Z

Oscilloscope

A. Objectifs :

a-Découvrir et se familiariser avec les différentes fonctions dun oscilloscope . b-Mesure de tensions électriques en utilisant loscilloscope comme un voltmètre en régime continu et variable (Tension sinusoïdale, rectangulaire, etc ) . c-Mesure des paramètre suivants : Tension crête à crête, période , fréquence ,pulsation et déphasage entre deux tension sinusoïdales . d-Application : déduire la mesure dun courant à partir de la mesure dune tension à laide dun oscilloscope. e-Etude qualitative de la charge et de la décharge dun condensateur. B. Principes de fonctionnement de loscilloscope : a-Définition : Loscilloscope est un appareil qui permet de mesurer , de visualiser

et de suivre lévolution dune tension électrique sur un écran , en fonction du temps (Axe y : V(t)

,Axe x : t ). b-Description de loscilloscope : Loscilloscope comprend 3 parties principales *Production des électron Cest un dispositif qui produit les électrons et qui les

accélère pour leurs donner une vitesse .Ces électrons arrivent horizontalement sur lécran .Ce

dispositif sappelle Canon à électron . *Système de déviation des électrons est un dispositif qui permet de faire dévier les électrons suivant les axes perpendiculaires x et y grâce à un système de condensateurs horizontaux et verticaux .Déviation suivant laxe des abscisses ( axe des temps ou base des temps ou balayage ), déviation suivant laxe des ordonnées ( axe de mesure de la tension ) . *Lécran fluorescent quadrillé. c-Présentation des différentes fonctions de loscilloscope : *Le spot lumineux Cest le point lumineux quon observe sur lécran de loscilloscope

.Le déplacement M(x,y) sur lécran nous donne la forme de la courbe qui représente la tension

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