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jeudi 21 septembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Mecanique
  -  _ (Anciens programmes)  -  Physique

Activité 2: Première analyse du clip vidéo d'un mouvement de chute verticale

 

On laisse tomber un petit objet (masse m et volume V) dans de l’eau (masse volumique r).
On donne m = 5,13 g, r = 1,0.103 kg.m-3, V = 2,9 mL, g = 9,8 m.s-2.
1. A partir de l’observation à l’œil nu, décrire la façon dont évolue la valeur de la vitesse du centre d’inertie de l’objet. Proposer une allure de la courbe v = f(t). On choisit la date t = 0 au moment où l’objet est lâchée et que le mouvement commence.
2. Vérifier que cette allure est cohérente avec les mesures de t et de y (obtenues à l’aide d’une Webcam puis les logiciels Aviméca) puis avec les valeurs de la vitesse (calculées à l’aide d’Excel). L’axe a été choisi vertical, orienté vers le bas, O étant la position initiale du centre d’inertie.

t en s
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
y en 10-1m
0,00
0,0436
0,199
0,399
0,642
0,947
1,30
1,65
2,04
2,44
2,83
3,24
3,68
4,09
v en m/s
0,00
0,199
0,355
0,443
0,548

0,703
0,740
0,790
0,790
0,800
0,850
0,850
0,860

t en s
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
y en 10-1m
4,54
4,95
5,38
5,83
6,28
6,72
7,15
7,60
8,02
8,47
8,90
9,36
9,81
10,2
v en m/s
0,860
0,840
0,880
0,900
0,890
0,870
0,880
0,870
0,870
0,880
0,890
0,910
0,870
0,890

Comment peut-on calculer les valeurs de la vitesse à partir de ces mesures ? Calculer la valeur qui manque dans le tableau.
Que peut-on affirmer à partir de ce tableau concernant la façon dont évolue l’accélération ?

A partir des points expérimentaux fournis ci-dessus, on obtient les points suivants.

3. Tracer la courbe "lissée" v=f(t).
4. Indiquer en français comment évolue l’accélération.
5. En vous référant au modèle, en déduire comment évolue la valeur de la somme vectorielle des forces qui s’exercent sur le système. En déduire comment évolue la force de frottement ? Cette évolution vous paraît-elle en accord avec l'expression de la force de frottement donnée dans le modèle ?
6. Calculer la valeur de l’accélération à t =0+ :
- par une méthode graphique : valeur expérimentale ;
- à partir de la deuxième loi de Newton : valeur théorique.
Comparer les deux valeurs.
7. Proposer une représentation vectorielle (échelle 1 cm pour 10 mN) des forces qui s’exercent sur le système à la date t = 0+ puis aux dates t > 0,6s (pour ces dates, on considère la vitesse constante).
Proposer à la même échelle une représentation qualitativement correcte à une date 0<t<0,6s.
8. Indiquer comment vous définiriez graphiquement un temps caractéristique de la chute ; déterminer-le à partir du graphe.