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COMPRENDRE. Lois et modèles. Ch7 Les oscillateurs et la mesure du temps. TP14. Oscillateur mécanique : le pendule simple.
T.P. 14 (78G( G·81 26FHII$7(85 0(F$1H48( : LE PENDULE SIMPLEI. INTRODUCTION
1. Le pendule simple
Un pendule simple est constitué attachée à un long fil inextensible de longueur 1 et de masse négligeable. négligeables devant la longueur 1 (1 > 10 r). que fait le fil avec la verticale est aussi appelé : écart angulaire ou abscisse angulaire..2. Oscillateur mécanique :
un mouvement périodique de leur fréquence est notée f.3. Objectifs du TP :
mettre en évidence les différents paramètres qui influencent sa période. II. APPLIQUER L'ANALYSE DIMENSIONNELLE POUR TROUVER UNE RELATION constantes sans dimension près.Question 1 : Quelles sont les grandeurs dont pourrait (raisonnablement) dépendre la période T du pendule simple ?
Question 2 : les grandeurs dont dépend effectivement la période T ? Aide : tenir compte de la méthode présentée ci-après.Ex l du pendule.
Méthode : on cherche une relation générale de la forme : T = k l g , et étant les inconnues.
On détermine la dimension de k l g , en se rappelant que k est sans dimension. En tenant oivent avoir la même dimension, montrer que = 1 / 2 et = - 1 / 2.En déduire que :
Question 3 : Quelles sont les limites de l'analyse dimensionnelle ?III. LA PERIODE PROPRE DU PENDULE SIMPLE
1. Relation entre la période propre et l'amplitude des oscillations : isochronisme des petites oscillations
Installer le pendule avec 1 = 60,0 cm
Déterminer la période pour différentes valeurs de l'amplitude m. Question 4 : Comment faire pour avoir une meilleure précision sur la valeur de la période T ?Compléter le tableau ci-dessous et conclure
m (°) 5 10 15 20 30 40T (... )
2. Relation entre la période propre et la masse du pendule :
Mesurer la période propre pour différentes valeurs de mQuestion 5 : Compléter le tableau ci-contre
Conclure.
3.Relation entre la période propre et la longueur du pendule :
Questions 6 : Compléter le tableau en déterminant la période propre pour différentes valeurs de l.
l (en m) 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40To (... )
D'après l'analyse dimensionnelle, quel type de relation peut-on établir entre T et 1 et quel type de graphe est-il judicieux de tracer ?
Modélisation : déterminer le coefficient directeur a de la droite obtenue.) Comparer la valeur de " a » fournie à 42/ g où
g = 9,81 m.s-2 dimensionnelle).pendule simple pour de petites oscillations. Préciser les unités.T = k. .
m( g) m1=7,2 g m2=14,3 g m3=41,1gT (... )
COMPRENDRE. Lois et modèles. Ch7 Les oscillateurs et la mesure du temps. TP14. Oscillateur mécanique : le pendule simple.
4.PĠriode d'une seconde :
Question 7 : Comment ?
Faire la vérification expérimentale.
IV. MESURE OPTIQUE :
e le faisceau puisse être occulté par la masse m. On relie le photodétecteur ordinateur avec le logiciel LatisPro.On : 4 oscillations).
Questions 8 : Les périodes mesurées sont-elles rigoureusement identiques. Commenter.Evaluer la période T. La période mesurée est-elle conforme avec la formule trouvée précédemment.
Schéma de principe de la barrière optique.
V. LE PENDULE
Questions 9 : Soit le système S = {masse m} et le référentiel terrestre défini sur le schéma ci-contre