Etude énergétique d'un pendule - ac-lyon.fr

Etude énergétique d'un pendule
Extrait du programme de TS |Mesure du temps et oscillateur, |Pratiquer une démarche expérimentale pour |
|amortissement |étudier l'évolution des énergies cinétique,|
|Étude énergétique des oscillations |potentielle et mécanique d'un oscillateur. |
|libres d'un système mécanique. | |
But de la séance: Exploiter un document vidéo pour rechercher ce que
devient l'énergie potentielle d'un pendule lorsqu'il est lâché après avoir
été légèrement écarté de sa position d'équilibre.
Travail à effectuer : 1. Exploitation de la vidéo à l'aide du logiciel de pointage. 1. Ouvrir "Lecture de séquences AVI" puis dans la fenêtre "Fichier"
charger le document "PenduleSimple.avi".
2. Lire le document. Observer le mouvement. Arrêter la lecture puis se
placer sur l'image de la bille lorsqu'elle est à sa position
d'équilibre.
les pointages que vous effectuez dans la suite conditionnent LA QUALITE DES
RESULTATS
le zoom réglé correctement permet une précision satisfaisante.
3. Sélectionner l'origine au centre de la bille sur cette image. Puis
sélectionner l'étalon de longueur en pointant les extrémités de la
double flèche. Replacer le film à la première image (bille dans sa
position la plus haute).
4. Choisir -sélection manuelle des points-. Dès que vous cliquez sur
cette dernière rubrique, pointer le centre de la bille et le film
avance automatiquement d'une image. Les instants sont enregistrés
automatiquement (vidéo à 25 images par seconde).
|APPEL N°1|Appeler le professeur pour vérification du pointage de la vidéo |
| | |
|[pic] | | 2. Exploitation graphique des données.
1. Dans "paramètres" choisir "liste des courbes" : les coordonnées des
points sont enregistrées sous les noms "Mouvement X" et "mouvement
Y". Pour simplifier, les renommer "X(t)" et "Y(t)" : ce sont les
courbes d'évolution de l'abscisse et de l'ordonnée du centre de la
bille au cours du temps. Les visualiser en les faisant glisser dans
la fenêtre1.
2. Dans le compte-rendu: Décrire en une phrase précise l'évolution de X au cours du temps.
Faire de même pour Y.
3. Ouvrir le tableur. Placer X(t) et Y(t) dans les 2 premières colonnes.
4. Pour l'étude énergétique, créer successivement les nouvelles variables
suivantes Vx ; Vy ; V2 ; Ec ; Ep ; Em .
- Pour les expressions de vitesse Vx et Vy, on utilisera la
fonction dérivée.
Le logiciel ne peut pas fournir un résultat satisfaisant pour
le premier et le dernier point. Ne pas compléter les cellules
correspondantes.
- V2 = Vx2 + Vy2
- Pour Ec , Ep et Em les définitions. Données: masse de la
bille m = 120 g ; g = 9,8 N.kg-1.
5. Dans le compte-rendu: Justifier l'utilisation de la dérivée pour calculer Vx et Vy.
6. Visualiser Em ; Ep et Ec dans une nouvelle fenêtre. |APPEL N°2|Appeler le professeur pour vérification de l'exactitude des tracés |
| | |
|[pic] | |
7. Dans le compte-rendu: Décrire l'évolution de chaque grandeur étudiée.
3. Interprétation des graphes.
1. Dans le compte-rendu: Expliquer en utilisant des termes de mécanique cette évolution. |APPEL N°3|Appeler le professeur pour lui présenter oralement votre analyse |
| | |
|[pic] | | 2. Titrer la dernière fenêtre. Imprimer le document à joindre au compte-
rendu.
3. Dans le compte-rendu: L'enregistrement étudié assez bref nous a permis d'observer ce qui se
produit lorsque les frottements sont négligeables. Indiquer, sous
forme graphique, comment évoluent les 3 grandeurs énergétiques
lorsque l'enregistrement étudié est beaucoup plus long (ou lorsque
les frottements sont plus importants). |Nom | | | | |
| |A |B |C |D |
Critères A, B, C et D A - Objectif atteint sans aide B- Objectif atteint avec des aides ponctuelles C- Objectif atteint avec des aides importantes D- Objectif non atteint.