I- Période propre d’un pendule simple : Objectif ...ydey.free.fr/Dossiers/TS/TP/TP16_PERIODE...

I- Période propre d’un pendule simple : Objectif ...ydey.free.fr/Dossiers/TS/TP/TP16_PERIODE PROPRE
I- Période propre d’un pendule simple : Objectif ...ydey.free.fr/Dossiers/TS/TP/TP16_PERIODE PROPRE
download I- Période propre d’un pendule simple : Objectif ...ydey.free.fr/Dossiers/TS/TP/TP16_PERIODE PROPRE

of 2

  • date post

    16-Sep-2018
  • Category

    Documents

  • view

    215
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of I- Période propre d’un pendule simple : Objectif ...ydey.free.fr/Dossiers/TS/TP/TP16_PERIODE...

  • PERIODE PROPRE DUN OSCILLATEUR MECANIQUE

    I- Priode propre dun pendule simple :

    Objectif : Pratiquer une dmarche exprimentale pour mettre en vidence les diffrents paramtres

    influenant la priode dun oscillateur mcanique et son amortissement.

    Info 1 : Dans Dialogue sur les deux grands

    systmes du monde (1632), Galile crit: Notez ici deux dtails qui mritent dtre connus : Lun, cest que les vibrations de ce pendule se font si ncessairement et en des temps si dtermins quil est absolument impossible de les faire saccomplir en des temps diffrents, sauf allonger ou raccourcir la corde ; vous pouvez aussi vous en assurer tout de suite par lexprience : accrochez une pierre une ficelle dont vous tenez lautre bout en main, et essayez, par tous les moyens que vous voudrez, sauf lallongement ou le raccourcissement de la ficelle, darriver la faire osciller autrement que dans son temps dtermin ; vous verrez que cest absolument impossible. Lautre dtail est vraiment tonnant : le mme pendule fait ses vibrations avec la mme frquence (du moins les diffrences sont trs petites et presque imperceptibles), que les arcs sur cette circonfrence soient trs grands ou trs petits. Je le dclare, que nous cartions le pendule de la verticale dun deux ou trois degrs seulement, ou bien de 70, 80, voire dun angle droit, une fois quon laura laiss en libert, dans les deux cas ses vibrations auront la mme frquence

    Info 2 : Dans Discours et dmonstrations

    mathmatiques propos de deux nouvelles

    sciences (1638), Galile crit: jai pris deux balles, lune de plomb et lautre de lige, celle - l bien plus de cent fois plus lourde que celle - ci, toutes deux attaches deux fils trs fins, longs de quatre coudes. Les cartant alors de la position perpendiculaire, je les ai lches en mme temps ; et toutes deux descendant le long des circonfrences, des cercles dcrits par les fils et de rayons gaux dpassrent la verticale ; puis elles revinrent en arrire par le mme chemin. Rptant bien cent fois les mmes alles et venues, elles ont montr dune manire vidente que la boule lourde marche dans le mme temps que la lgre On observe galement laction du milieu qui, en gnant le mouvement, ralentit bien davantage les vibrations du lige que celles du plomb, sans toutefois modifier leur frquence.

    Info 3 : Dans le Discours de la cause de la

    pesanteur (1690), Huygens apporte de nouveaux lments pour nous clairer sur un autre paramtre: Lon assure davoir trouv dans la Cayenne, qui est un pays dans lAmrique, loign seulement de 4 5 degrs de lEquateur, quun pendule qui bat la seconde, y est plus court qu Paris dune ligne et un quart. Do sen suit que, si on prend des pendules dgale longueur, celui de la Cayenne fait des alles un peu plus lentes que celui de Paris. La vrit du fait tant pose, on ne peut douter que ce ne soit une marque assure de ce que les corps pesants descendent plus lentement en ce pays l quen France. Et comme cette diversit ne saurait tre attribue la tnuit (rarfaction) de lair, qui est plus grande dans la zone torride (parce quelle devrait causer un effet tout contraire) je ne vois pas quil puisse y avoir dautre raison, sinon quun mme corps pse moins sous la ligne (lquateur) que sous des climats qui sen loignent.

    Info 4 : Un pendule

    simple est constitu dun solide de masse m, de petite dimension, suspendu un fil inextensible, de masse ngligeable devant m et de longueur trs suprieure aux dimensions du solide. On note l la longueur du pendule (distance entre le point dattache et le centre de gravit du solide). La position du pendule est repre par son abscisse angulaire qui reprsente langle entre la verticale et la direction du fil. Dans tout ce qui suit, on lchera le pendule sans vitesse initiale depuis une position repre par son abscisse angulaire 0.

    l

  • 1. Analyser

    1.1. Quel terme scientifique utilise-t-on actuellement pour dsigner ce que Galile appelle

    temps dtermin ?

    1.2. Proposer un protocole exprimental pour mesurer avec la meilleure prcision possible

    la dure dune oscillation dun pendule. Mise en commun et correction du protocole

    1.3. Quels sont les paramtres tudis par Galile qui peuvent influer sur ce temps dtermin

    dun pendule ? Mise en commun des rponses

    1.4. Proposer un protocole exprimental de ltude quantitative de chacun de ces paramtres.

    Appeler le professeur pour lui exposer les

    expriences proposes ANA laborer un protocole. 0 1 2 3 Jai russi si jai tabli un protocole sur linfluence de ces paramtres vis--vis de ce temps dtermin

    1.5. Raliser les expriences correspondant au protocole propos.

    1.6. Conclure : De quels paramtres dpend la priode propre des oscillations ?

    1.7. Daprs Huygens, la priode propre dun pendule donn, transport de Paris vers lquateur,

    devient-elle plus grande ou plus petite ?

    1.8. Quelle est la priode propre d un pendule qui bat la seconde ?

    1.9. Par la phrase les corps pesants descendent plus lentement en ce pays l quen France ,

    quel autre paramtre est mis en vidence par Huygens?

    1.10. Conclure : Comment varie la priode propre des oscillations en fonction de ce paramtre?

    1.11. Par la phrase On observe galement laction du milieu qui, en gnant le mouvement,

    ralentit bien davantage les vibrations du lige que celles du plomb, sans toutefois modifier leur

    frquence , que peut-on en dduire ?

    2. Exploitation : Pour des oscillations de faible amplitude et en absence de frottements, la priode

    propre du pendule simple T0, est donne par lune des expressions suivantes :

    Retrouver la bonne expression en justifiant le raisonnement.

    Appeler le professeur pour valider

    lexpression trouve VAL Valider ou invalider une information 0 1 2 3 Jai russi si lexpression trouve est juste, si le raisonnement est justifi et cohrent

    II- Priode propre dun pendule lastique :

    1. Proposer un protocole exprimental permettant de dterminer la valeur de la constante de raideur k.

    Appeler le professeur pour valider le

    protocole ANA laborer un protocole. 0 1 2 3 Jai russi si jai propos un protocole clair et prcis

    2. Raliser l(les) exprience(s) correspondant au protocole propos.

    Info 5 : Un pendule lastique est un oscillateur constitu dun objet de masse m accroch

    lextrmit dun ressort de constante de raideur k.

    Lexpression de la priode propre des oscillations de ce pendule est : T0 = 2