Physique
Mécanique
La force centripète
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But de l'expérience : En utilisant
les caractéristiques du mouvement circulaire uniforme, déterminer la valeur de la masse
en mouvement.
Objectifs :
1. L'élève devra connaître la
notion de mesure directe.
2. L'élève devra être capable de
justifier l'incertitude associée à chacune des mesures directes
3. L'élève devra être capable
d'analyser correctement l'information donnée par un graphique.
Montage :
Théorie
Manipulations
- Lorsque la masse est en mouvement, assurez-vous que le ressort est
dans une position horizontale et que les cordes retenant la masse sont dans un plan
vertical.
- Augmentez ou diminuez la grandeur de la force centripète en faisant
varier la longueur de la chaînette reliant le ressort à l'arbre de rotation du montage.
- Évitez de choisir une force centripète trop faible. Le ressort doit
être étiré d'au moins 1 cm lorsque la masse est en mouvement.
- En plaçant la tige repère à un endroit approprié, mesurez le
rayon de la trajectoire circulaire qu'aura à emprunter la masse en mouvement. Il est
préférable de choisir un grand rayon.
Déterminez la masse à suspendre au montage dont le
poids correspond à la force qu'exercera le ressort sur la masse lorsqu'elle sera en
mouvement. Cette masse, ainsi que son incertitude, doit être inscrite dans le tableau
des résultats.
Chronométrez le temps nécessaire pour que la masse
en mouvement M effectue N tours. Entretenez le mouvement de la
masse avec vos doigts afin de permettre à celle-ci d'effectuer les N tours
le plus près possible de la tige repère. Faites trois essais afin d'obtenir un temps
moyen auquel vous pourrez associer une incertitude. Inscrivez ce résultat dans le tableau
des résultats.
Répétez les manipulations précédentes pour quatre
autres valeurs de force centripète (masse à suspendre) en faisant varier la longueur de
la chaînette (le rayon de la trajectoire reste constant).
Tableau des résultats
Dans un premier temps, ne complétez que les
deux premières colonnes.
m : masse suspendue
(suggestion: 300 à 700 g)
M : masse en mouvement
N : nombre de tours (suggestion :10)
t : temps nécessaire pour faire N tours
Analyse
En vous basant sur l'expression de la masse en
mouvement en fonction des mesures directes, quelle serait l'expression de la pente du
graphique de t -2 en fonction de m ?
Faites le graphique nécessaire pour trouver la
valeur de la masse en mouvement (M).
Comparez votre résultat à la valeur obtenue sur la
balance à plateaux.
travail à
remettre
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