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Chapitre 06 TP 11 : Période d’un oscillateur Terminale S Page 1 O.A Physique Chimie Paramètres influençant la période d’un oscillateur mécanique I. Pendule simple : Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence les paramètres ci-dessous influençant la période d’un pendule simple : 1) La masse 2) La longueur 3) L’abscisse angulaire initiale 4) Les frottements Pour chacun des 4 paramètres évoqués : - Décrire l’expérience réalisée, - Présenter les résultats expérimentaux - Conclure pour chaque expérience - Par une analyse dimensionnelle, éliminer les expressions fausses (ci-dessus) de la période et en déduire grâce à au logiciel « regressi » la bonne expression parmi celles qui restent. Document n°1 : Présentation du pendule simple Le pendule simple est constitué d’un fil inextensible, auquel est accrochée une masse marquée m, de dimension très faible par rapport à la longueur ℓ du pendule (diamètre boule d < ℓ /10 ). Position d’équilibre : La direction OG 0 est verticale. O est le point d’attache du pendule et G le centre d’inertie de la boule. Abscisse angulaire θ(t) : C’est l’angle formé par la position d’équilibre et la position du pendule à la date t. θ(t) est une grandeur algébrique mesurée avec le rapporteur monté sur la potence. Amplitude θ m : Valeur absolue de l’abscisse angulaire maximale (θ m > 0 ). Donc θ m ≤ θ(t) ≤ θ Période T : Durée nécessaire pour que le pendule effectue une oscillation (1 aller-retour) Document n°2 : Matériel disponible : Boite de masses marquées, Balance et boite de pendule de différentes matières Rapporteur Potence Chronomètre Mètre ruban Cours de Physique de TS de M. OUBRAHAM
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Chapitre 06 TP 11 : Période d’un oscillateur Terminale S
Page 1
O.A Physique Chimie
Paramètres influençant la période d’un oscillateur mécanique
I. Pendule simple :
Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence les paramètres ci-dessous influençant la
période d’un pendule simple :
1) La masse
2) La longueur
3) L’abscisse angulaire initiale
4) Les frottements
Pour chacun des 4 paramètres évoqués :
- Décrire l’expérience réalisée,
- Présenter les résultats expérimentaux
- Conclure pour chaque expérience
- Par une analyse dimensionnelle, éliminer les expressions fausses (ci-dessus) de la période et en déduire
grâce à au logiciel « regressi » la bonne expression parmi celles qui restent.
Document n°1 : Présentation du pendule simple
Le pendule simple est constitué d’un fil inextensible, auquel est accrochée une masse marquée m, de
dimension très faible par rapport à la longueur ℓ du
pendule (diamètre boule d < ℓ /10 ).
Position d’équilibre :
La direction OG0 est verticale. O est le point d’attache du
pendule et G le centre d’inertie de la boule.
Abscisse angulaire θ(t) :
C’est l’angle formé par la position d’équilibre et la
position du pendule à la date t. θ(t) est une grandeur
algébrique mesurée avec le rapporteur monté sur la
potence.
Amplitude θm :
Valeur absolue de l’abscisse angulaire maximale (θm > 0 ). Donc θm ≤ θ(t) ≤ θ
Période T :
Durée nécessaire pour que le pendule effectue une oscillation (1 aller-retour)
Document n°2 : Matériel disponible :
Boite de masses marquées,
Balance et boite de pendule de différentes matières
Rapporteur
Potence
Chronomètre
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O.A Physique Chimie
II. Pendule élastique vertical :
Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence les paramètres ci-dessous influençant
la période d’un pendule élastique vertical :
1) La masse
2) La raideur du ressort
3) Les frottements
Pour chacun des 3 paramètres évoqués :
- Décrire l’expérience réalisée,
- Présenter les résultats expérimentaux,
- Conclure. - Montrer grâce à une série de mesure et de modélisations avec « regressi » que la période du pendule
élastique vertical est : 𝑻 = 𝟐𝝅√𝒎
𝒌
Document n°1 : Présentation du pendule élastique vertical :
Il est constitué d’un ressort, de masse négligeable et de constante de raideur k, auquel on accroche
un solide de masse m.
Le ressort s’allonge alors d’une longueur ℓ0: une position d’équilibre est atteinte.
À partir de cette position d’équilibre, on étire le ressort verticalement puis on le lâche.
Le système effectue alors des oscillations libres de part et d’autre de sa position d’équilibre avec une
amplitude Xm et une période T.
(a) Ressort à vide (longueur L0)
(b) Ressort à l’équilibre : phase statique (longueur Le) (c) Ressort en oscillation : phase dynamique
La position du centre d’inertie du solide est repérée par son abscisse x
dans le repère (O, i ).
La raideur k du ressort s’exprime en N.m–1
.
Document n°2 : Matériel disponible : Balance
Deux ressorts de raideurs différentes
Potence
Chronomètre
Boite de masses marquées
Eprouvettes
Eau distillée
Aide : dans « regressi »la racine carrée s’écrit « sqrt » et π s’écrit « pi »
Le
-Xm
Xm
0
x
𝑃
𝑖 Lo
o
Pendule élastique vertical
(a) (b) (c)
Cour
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sique
de
TS d
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