Travaux Pratiques de physique

Présentation au sujet: "Travaux Pratiques de physique"— Transcription de la présentation:

1 Travaux Pratiques de physique
Etude du mouvement Version du 14/02/2019

2 Rappel Théorique Manipulation Résumé Equations du mouvement MRU MRUA
Conservation de l’énergie Manipulation Précaution d’emploi Résumé

3 Mécanique Cinématique : description du mouvement d’un corps
Dynamique : étude des causes du mouvement d’un corps; lien entre le mouvement d’un corps et les forces qu’il subit

4 Cinématique : description du mouvement d’un corps
De quoi avons-nous besoin pour décrire le mouvement d’un corps?

5 Position Choix du référentiel : Origine Axes de référence
Mouvement général : 3 axes x [m] y [m] z [m] O 1 2 3 4 5 x0 y0 z0 Coordonnées (x,y,z) : Mouvement général : 3 coordonnées (x,y,z) Les coordonnées dépendent du temps Les coordonnées dépendent du référentiel utilisé

6 Position : cas particulier du mouvement à 1 dimension
x [m] -1 1 2 3 4 5 Mouvement à une dimension : trajectoire = ligne droite Un seul axe de référence nécessaire Une seule coordonnée pour décrire la position Mouvement plus « simple » à décrire et à étudier car moins de paramètres à prendre en compte

7 Cinématique : description du mouvement d’un corps
De quoi avons-nous besoin pour décrire le mouvement d’un corps?

8 Vitesse Δx Δt x [m] -1 1 2 3 4 5 Vitesse moyenne :
1 2 3 4 5 Vitesse moyenne : = distance parcourue par unité de temps La vitesse est une quantité qui peut elle-même varier avec le temps ! La vitesse instantanée est définie comme la vitesse pour des intervalles de temps très très petits (tendant vers zéro) : Vitesse instantanée : A trois dimensions, la vitesse est décrite par un vecteur

9 Cinématique : description du mouvement d’un corps
De quoi avons-nous besoin pour décrire le mouvement d’un corps?

10 Accélération La vitesse instantanée peut varier avec le temps : ses variations sont étudiées avec le concept l’accélération. Accélération moyenne : = variation de la vitesse par unité de temps Accélération instantanée : A trois dimensions, l’accélération est décrite par un vecteur Remarque :

11 Equations du mouvement
Equations du mouvement à 1 dimension : = système de deux équations différentielles. Si on connaît a(t), alors on peut en déduire v(t) et x(t).

12 MRU Mouvement rectiligne uniforme :

13 MRU Mouvement rectiligne uniforme :

14 MRU Photos prises à intervalle de temps régulier
Sur un intervalle de temps donné, la distance parcourue est toujours la même. Δx Δx Δx Δx Δx Δx

15 MRUA Mouvement rectiligne uniformément accéléré : accélération constante

16 MRUA Mouvement rectiligne uniformément accéléré : accélération constante

17 MRUA La distance parcourue sur un intervalle de temps donné varie au cours du mouvement. Photos prises à intervalle de temps régulier

18 Mécanique Cinématique : description du mouvement d’un corps
Dynamique : étude des causes du mouvement d’un corps; lien entre le mouvement d’un corps et les forces qu’il subit

19 Les mouvements peuvent être expliqués par les forces :
2e Loi de Newton : F est la résultante des forces appliquées/la force totale a est l’accélération du corps subissant ces forces m est la masse de ce corps

20 Application au plan incliné
1. Définir un système de référence α x y O

21 Application au plan incliné
2. Inventaire des forces que subissent le mobile α x y O

22 Application au plan incliné
3. Calculer la force totale α x y O

23 Application au plan incliné
3. Calculer la force totale α x y O Décomposition du poids en composantes x et y Réaction du support α Au final :

24 Application au plan incliné
4. Application de la 2e loi de Newton α x y O

25 MRUA avec une accélération

26 Énergie potentielle (de pesanteur) :
Energie Énergie cinétique : Énergie potentielle (de pesanteur) : Conservation de l’énergie mécanique totale: NB : il existe d’autres types d’énergies potentielles, selon la force conservative intervenant dans le système. Dans ce cas, c’est le poids qui intervient. Pour un autre exemple, voir Mec-4 et l’énergie potentielle associée à la force de rappel d’un ressort.

27 Application au plan incliné
On assiste donc à des transformations d’énergie, mais l’énergie mécanique totale est constante En haut au départ (en supposant la vitesse initiale nulle) Ep = MAX Ec = 0 En bas Ep = 0 Ec = MAX L’énergie totale est conservée :

28 Rappel Théorique Manipulation Résumé Equations du mouvement MRU MRUA
Conservation de l’énergie Manipulation Précaution d’emploi Résumé

29 Air track : « élimine » les frottements Chariots : mobile en mouvement
Matériel Air track : « élimine » les frottements Chariots : mobile en mouvement Chariot Air Track

30 Marqueur électrique : Donne des décharges régulières
Matériel Marqueur électrique : Donne des décharges régulières Bande thermosensible : Marque le point de ces décharges Veillez à éteindre le générateur entre les utilisations !!!

31 Matériel Masses : seront attachées sur le chariot Bloc de bois : incline l’air-track Aimants : causent des « frottements magnétiques »

32 Résumons-nous : Air track : « élimine » les frottements Chariots : mobile en mouvement Marqueur électrique : Donne des décharges régulières Bande thermosensible : Marque le point de ces décharges Masses : seront attachées sur le chariot Bloc de bois : incline l’air-track Aimants : cause des « frottements magnétiques »

33 MRU Forces ? => Ftot = 0 => a = 0

34 MRU Mouvement à vitesse constante
Mettre le chariot en mouvement (catapulte) Relever la position au cours du temps (machine à étincelle) Calculer les vitesses, v t Construire le graphique v en fonction de t.

35 MRUA α Plan incliné Accélération subie par le chariot :
Relever la position comme précédemment Calculer les vitesses L h α t Construire le graphe de v en fonction de t v Déduire a et g

36 Conservation Energie α L P1 P2 h
Reprendre le graphique du plan incliné Relever la vitesse et la hauteur du premier et dernier point : Réécrire l’énergie mécanique initiale et finale Comparer ces deux énergies : L P1 P2 h α

37 Précautions d’emploi Ne pas poser le chariot sur le rail quand la soufflerie est coupée !!! Veiller à répartir les charges de manière symétrique Ne JAMAIS toucher le fil sous tension ( V) Couper le générateur après chaque utilisation !!!

38 3 parties : Mouvement à vitesse constante Mouvement accéléré
Relever la vitesse au cours du temps Mouvement accéléré Idem, déterminer a et g Conservation de l’énergie Relever les hauteurs de départ et d’arrivée Bon Travail ! A faire en même temps