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Niveau seconde
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Étalonnage d'un ressort

Posté par
beugg
20-02-15 à 20:51

Bonsoir

J'aurais besoin d'aide pour cet exercice

On relève la longueur L d'un ressort à spires jointives en fonction des forces appliquées :

F(N)0123456
L(cm)12,512,512,613,213,714,314,6

1/ Tracer la courbe donnant les variations de F en fonction de l'allongement(a).
2/ Donner l' équation de la courbe obtenue .
3/ Comparer cette courbe avec celle d'un ressort à spires non jointives .
Conclure .
4/ Un tel ressort peut-il servir pour fabriquer un dynamometre ?
Dans quel domaine d'intensité de force peut-il servir ?

On me demande de tracer la courbe en fonction de l'allongement et j'ai la longueur.Comment faire pour avoir l'allongement ?

Merci d'avance

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 20-02-15 à 21:19

Bonjour,

L'allongement est dû à une force. Quand il n'y a pas de force il n'y a pas d'allongement.
Donc... l'allongement est égal à la longueur diminuée de la longueur à vide.
Ici, l'allongement (en centimètres) est égal à L(cm) - 12,5

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 20-02-15 à 21:44

Merci Coll

Donc l'allongement total = 2,1 cm ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 21-02-15 à 07:27

Pour un allongement de 2,1 cm, la valeur de la tension est de 6 newtons.

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 21-02-15 à 08:10

Bonjour

Mon problème est, d'avec 2,1 cm,comment tracer la courbe

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 21-02-15 à 08:43

Pour tracer la courbe, l'énoncé te donne les coordonnées de 7 points.

Puisque l'on te demande "les variations de F en fonction de l'allongement", il faut placer :
. en abscisse les valeurs de l'allongement (pas une seule valeur, mais les 7 valeurs ! )
. en ordonnée les valeurs de la tension F

Puis, faire passer au mieux une courbe par ces 7 points.

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 21-02-15 à 20:06

Merci Coll

Voici les valeurs de la courbe que je devrai représenter en prenant comme échelle :1cm ---->1N ; 1cm ---->0,2 cm

F(N)0123456
a(cm)000,10,71,21,82,1


Si c'est bon le reste est de savoir où je place le point 0
Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 21-02-15 à 21:02

Voici ce que je te propose :

Étalonnage d\'un ressort

Bonne réflexion !

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 21-02-15 à 22:11

Oui
Merci beaucoup

Alors

F= 0,17a +2,881 ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 07:22

Tu ne sais pas si l'équation que tu proposes est correcte.
Il est simple de la vérifier : tu calcules F par ton équation pour les différentes valeurs de a : tu dois retrouver (à très peu près) les valeurs de l'énoncé.

Conclusion : je pense que ton équation est fausse.

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 11:17

F= 176,47a -15,65

Est-il correct ?

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 11:20

Plutôt
F= 176,47 +1,8 ?

Désolé

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 11:38

Je t'ai expliqué comment faire pour le savoir...

Mais on voit, au premier coup d'œil, que ce ne peut être cela. L'ordonnée à l'origine n'est pas négative...

Tu as appris comment déterminer l'équation d'une droite quand on en connaît deux points.
Par exemple par le calcul du coefficient directeur puis de l'ordonnée à l'origine.

Tu peux aussi écrire que tu connais la forme générale de l'équation d'une droite :
y\ =\ a\times x\ +\ b

En écrivant par exemple que la droite passe par les deux points (0,1 ; 2) et (1,8 ; 5) les coefficients inconnus, a et b, sont tels qu'ils sont solution des deux équations à deux inconnues (que tu as appris à résoudre au collège, en troisième) :

\left \lbrace \begin{array}{ccccc}2&=&a\times0,1&+&b \\5&=&a\times1,8&+&b \end{array}

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 11:42

Je n'avais pas vu ta réponse de 11 h 20

L'ordonnée à l'origine est acceptable. Mais le coefficient directeur est toujours faux.

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 12:29

Oui j'ai appris cette résolution

Je sais que y= ax +b

a= △F/△a

a= 5-2/(1,8-0,1)-2

On a a= k= 176,47 ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 12:47

L'allongement est exprimé en centimètres ; et il ne faut pas chercher à l'exprimer en mètre.

a 1,764 (N.cm-1)
b 1,823 (N)

On peut se contenter de F(N) 1,76a(cm) + 1,82

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 13:47

Merci

Pour apprendre à vérifier ,je dois par exemple remplacer a par 0,1 dans l' équation ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 15:36

Bien sûr.

Et en remplaçant x par 0,1 cm tu trouves F 1,76 0,1 + 1,82 = 1,996 N
à comparer à 2 N

Pas mal, non ?

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 16:14

Oui ,c'est clair

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 16:19

Pour la question 3/ ,d'abord comment expliquez-vous un ressort à spires jointives et non jointives.

Merci Coll

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 16:38

Comment est la courbe pour un ressort à spires non jointives ? (il y a de nombreux exemples dans le forum...)

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 17:48

Oui,c'est vrai

Merci beaucoup ,à bientôt

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 18:16

Tu ne réponds ni à ma question ni aux dernières questions de l'exercice...

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 20:31

Oui

Un ressort à spires non jointives passe en général par l'origine des axes ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 20:38

Exact.
Si bien que pour les petits allongements il y a proportionnalité entre ces allongements et la force appliquée (fonction linéaire et non pas fonction affine comme pour le segment de droite de mon graphique).

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 22-02-15 à 21:31

Désolé pour le retard

Pour 4/ ce ressort peut mesurer une force d'intensité supérieur à 1,8 N ?

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 23-02-15 à 07:17

Peut-être.
J'aurais tendance à être plus prudent et à limiter l'usage de ce ressort à l'intervalle de 2 newtons à 5 newtons (c'est-à-dire le segment bleu de mon graphique).

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 23-02-15 à 13:19

C'est vrai

Merci Coll

Je profite, si vous me permettrez, de poser une question:

Dans quel cas qu'on doit multiplier la raideur K par g (intensité du champ de pesanteur) pour avoir le coefficient directeur a ?

Merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Étalonnage d'un ressort 23-02-15 à 20:34

Question incompréhensible sortie de son contexte.
_________

Je t'en prie et à une prochaine fois !

Posté par
beugg
re : Étalonnage d'un ressort 23-02-15 à 21:26

Merci beaucoup



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