ENSEIGNER
mercredi 22 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: L’Univers en mouvement et le temps
  -  Seconde (Seconde (prog. 2010) )  -  Physique

Activité 1: Un pendule permet-il de mesurer une durée ?

 
En physique, on appelle pendule, un solide pouvant osciller autour d’un axe horizontal.
On s’intéresse à un pendule constitué d’une petite boule métallique attachée à l’extrémité d’un fil.
Ce pendule permet-il de mesurer une durée ? Si oui, comment ? Si non, pourquoi ?

But: Un pendule permet-il de mesurer une durée ?

Il nous paraît indispensable de garder à l'esprit, à partir de cette activité, le danger qu'il y a à confondre le dispositif réel "pendule" et le modèle de la physique dénommé généralement "pendule simple". Les élèves font des expériences avec des pendules réels ; les contraintes ("petites oscillations" par exemple) et paramètres de modélisation adoptés par la physique nous paraissent devoir être explicités.

Corrigé: Un pendule permet-il de mesurer une durée ?

Le professeur distribue un pendule et un chronomètre à chaque binôme. Pour que les activités 2 et 3 puissent servir dans l’activité 5, il est souhaitable de donner des pendules :

  • de longueur différente et de masse égale
  • de masse différente et de longueur égale.

Le professeur fait osciller (longtemps) un pendule placé sur sa paillasse en lui imposant une grande amplitude (90°). On prévoit que les élèves seront d’accord pour affirmer que l’amplitude diminue. Le mouvement n’est donc pas périodique puisqu’il ne se reproduit pas identique à lui-même (d’autant plus si, comme cela arrive, le plan d’oscillation ne reste pas le même). La question qui se pose alors est de savoir si, une fois le pendule lancé, la durée d’un aller retour change lorsque l’amplitude diminue. En effet, les élèves n’ont aucune raison de supposer que la durée des oscillations est constante, même lorsque l’amplitude est petite. Il est donc nécessaire que les élèves se posent la question et expérimentent pour vérifier si la durée d’un aller retour dépend ou ne dépend pas de l’amplitude.
Le professeur fait préciser ou précise ce qu'on appelle amplitude du mouvement : l’angle que fait le fil avec la verticale au moment où la boule s’arrête et repart dans l'autre sens. Elle s’exprime en degrés.