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Étude d’un pendule conique (MPSI/PCSI)

Objectifs

L'activité expérimentale a pour but de : 

  • faire un tp « lowcost » : pas de coût supplémentaire pour la rentrée, les lycées disposant déjà de cet équipement ;
  • illustrer le chapitre des forces centrales, les oscillateurs harmoniques et amortis ;
  • discuter des modèles, des difficultés pour  repérer les points, etc ;
  • de répondre à l’item du programme suivant : 

Nature et méthode : Visualiser et décomposer un mouvement.

Capacités exigibles : Enregistrer un phénomène à l’aide d’une caméra numérique et repérer la trajectoire à l’aide d’un logiciel dédié, en déduire la vitesse et l’accélération.

Description

Pré requis :

  • Cours sur l’oscillateur et les forces centrales faits.
  • Une présentation du logiciel aura été faite par le professeur pour en expliquer le fonctionnement.
  • On peut aussi utiliser d’autres logiciels (aviméca, etc).

 

Étude expérimentale : 

À l’aide d’une potence, d’une masse et d’un fil, mettre en mouvement le pendule.

Placer la webcam et éclairer le champ de la manipulation avec une source puissante.

Enregistrer la vidéo et la mettre sur l’ordinateur quand elle est réussie. Enregistrer environ 1,5 période. 

Exploitation : 

Lancer Latispro. Lancer nouvelle étude, préciser l’origine et l’étalon puis lancer la numérisation. 

Compte tenu de l’étude théorique, quel(s) modèle(s) proposez-vous pour x(t), y(t).  Afficher et 

modéliser les lois horaires en x et y.  

Vérifier que la trajectoire est une ellipse si on néglige les frottements. 

Comment évolue l’énergie mécanique selon le modèle proposé ? 

Comment évolue le moment cinétique selon le modèle proposé ? 

Tracer les vecteurs vitesse et accélération. Commentaires. 

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