Bonjour,
Voici l'énoncé de l'exercice :
La période propre des oscillations d'un pendule simple s'exprime par la relation T0=2(L/g)
On se propose d'étudier expérimentalement l'influence de la valeur de l'intensité de la pesanteur sur la période propre des oscillations d'un pendule.
On ne peut pas modifier la valeur g du champ de pesanteur. Toutefois, grâce au dispositif représenté ci-dessus, tout se passe comme si le pendule était vertical et placé dans un champ de pesanteur de valeur g' tel que g'=g.sinα avec g=9,8m.s-2 . On se propose de vérifier expérimentalement que le pendule étudié se comporte comme un pendule simple placé dans un champ de pesanteur de valeur g'.
Description du dispositif : sur une table inclinée d'un angle α par rapport à l'horizontale, un petit mobile autoporteur de masse m = 125g est suspendu, à un point fixe, par un fil de masse négligeable devant la masse du mobile et de longueur L = 24,4 cm.
La méthode expérimentale : on mesure la durée ∆ t de vingt oscillations pour différentes valeurs de α. On obtient les mesures suivantes :
α en ° 90 70 50 30 20 10
∆ t en s 19,9 20,6 22,6 28,2 33,9 46,5
Connaissant l'expression de la période propre, un élève propose, pour étudier l'influence de la valeur de l'intensité de la pesanteur, de tracer la courbe représentative des variations de la période T en fonction de 1/g'
a. Rappeler à quelles conditions un pendule fil-boule peut être considéré comme un pendule simple.
b. Vérifier, à partir de l'expression de T0, que la courbe attendue par l'élève est une droite.
En déduire l'expression littérale de son coefficient directeur.
c. Tracer la courbe représentative des variations de la période mesurée en fonction de 1/g'
Préciser les échelles choisies.
Aide : Attention, on a mesuré la durée de vingt oscillations
d .Les résultats expérimentaux permettent-ils de vérifier les hypothèses ?
J'ai réussi la question a mais je ne vois pas quelle méthode il faut appliquer pour la question b. J'ai calculé la période propre pour chacun des cas cependant je n'arrive pas à démonter que la courbe est une droite.
Merci d'avance pour votre aide.
A la question a j'ai noté : Le pendule fil-boule peut être modélisé par un pendule simple lorsque :
- le pendule est formé d'un fil inextensible, de masse très faible devant celle de l'objet qui est suspendu
- l'objet, dense, a de petites dimensions devant la longueur du fil
Pour la question c j'ai calculé la période dans chaque cas en faisant ∆t/20 ainsi que le rapport 1/g'.
quesb) Il suffit juste de reprendre l'expression de To et de voir que si on trace T en fonction de 1/g', on aura une droite d'équation :
y=ax avec a le coefficient directeur qui vaut : a=2L
ok?
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