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Oscillateur mécanique

Posté par
core84
14-04-17 à 11:54

Bonjour, récemment nous avons fait un tp en cours sur le pendule simple et il y a des questions que je n'ai pas compris ou dont je ne suis pas sur.

Si l'accélération de la pesanteur g était égal à 0 m/s², quel serait le mouvement du pendule ?

Là j'ai mis que il n'y avait plus aucune force appliquée, mais il me semble qu'il y a également la tension qui s'applique encore au pendule  du coup je ne sais pas vraiment

1)D'après les expériences et graphiques réalisés, montrer si la période T dépend (à une constante de
proportionnalité près) de 1)L/g , 2)Lxg, 3)L/g , 4)g/L

En gros pour les courbes, c'est le carré de la période en fonction de la longueur et on a une fonction linéaire, donc proportionnalité.J'ai mis que la 3) est celle qui est juste car il faut que L soit au numérateur pour t augmente lorsque L augmente

mais je ne suis pas sur que celà suffise

2)Pour vérifier votre réponse précédente, faire une analyse dimensionnelle (en utilisant les unités)
la je ne sais pas ce qu'est une analyse dimensionnelle

3)La période T d'un pendule est donnée par la relation suivante T=2.L/g Quelle devrait être la
longueur du pendule, pour qu'il « batte la seconde » ?

la j'imagine qu'il faut isoler L dans la formule et remplacer par les données que l'on connait mais je ne suis pas sur

merci d'avance pour votre aide

Posté par
cercus
re : Oscillateur mécanique 14-04-17 à 12:54

Une analyse dimensionnelle permet de vérifier l'homogénéité d'une formule . exemple avec v = d/t

[v] = [L] [T]^-1  [d] = [L] et [t] = [T]

D'où [v] = [d]/[t] ->  [d]/[t] = [L] [T]^-1 = [v]

Posté par
Blagueur
re : Oscillateur mécanique 14-04-17 à 23:31

Salutations,

1) Si deux grandeurs sont proportionnelles, lorsque l'on met l'une en abscisse et l'autre en ordonnée, on obtient une fonction linéaire.
Tu traces tes courbes pour tes 4 propositions:
-T en fonction de L ( ou en fonction de 1/g)
-T en fonction de g
-T en fonction de L ( ou en fonction de 1/g)
-T en fonction de g ( ou en fonction de 1/L)

Et effectivement, on a une fonction linéaire pour T en fonction de L.
Cela suffit à démontrer qu'il y a proportionnalité donc c'est la 3ème qui est bonne.

2)L'analyse dimensionnelle consiste à analyser les dimensions, ou si tu veux les unités.
Tu as T en s, L en m, et g en m.s-2.
Dans la formule T=2L/g , ton résultat doit se trouver en seconde.
2 est sans unité.
Tu as L/g, donc tu divise des m par des m.s-2Diviser des m par des m donne 1. Tu as donc 1/s-2. Or tu sais que l'inverse d'un nombre, c'est comme exposant -1.  Donc tu as des  (secondes)-2-1, donc des s2
Or tu as une racine carrée, et donc s2 donne des secondes.

3) Qu'est_ce qu'on te demande? La longueur L, don tu as raison, il faut isoler L.
Tu as T=1s et g=9,8m.s-2.

Si tu as des question, n'hésites pas!

Posté par
core84
re : Oscillateur mécanique 15-04-17 à 11:38

Merci beaucoup de ton aide, j'ai bien compris l'analyse dimensionnelle
Pour la question 3) on me demande de quelle longueur doit être le pendule pour qu'il batte la seconde, c'est à dire qu'il fait un aller retour en 1 s donc T=1s donc j'isole L et cela donne normalement L=t²*g/4²

donc en remplaçant  L=1²*9,8/4²=0.24 m soit 24 cm , je ne suis pas sur que soit juste.

et j'ai cette question ou je ne sais pas vraiment : Si l'accélération de la pesanteur g était égal à 0 m/s², quel serait le mouvement du pendule ?

cela veut dire qu'il n'y plus le poids qui s'applique au pendule mais pour le mouvement je ne voit pas , le pendule flotte non ?

Posté par
Blagueur
re : Oscillateur mécanique 15-04-17 à 17:32

Oui, c'est bien cette égalité.
Par contre, attention aux arrondis!
Tu as L= 0,248 m
Soit tu met L=0,25 m = 25cm, soit tu met L=0,248 m = 24,8 cm = 248 mm

g représente l'intensité de la pesanteur sur Terre (N/kg ou m/s²), et non le poids (N).
Si g=0m/s², cela signifie que dans l'égalité P=mg, soit la masse soit le poids doit être nul.
Or le pendule ne peut pas peser 0 g. Il n'y a donc plus de poids.
Quelle autre force s'exerce sur le pendule?

Posté par
core84
re : Oscillateur mécanique 18-04-17 à 11:39

D'accord merci, bah il y a la tension de la corde qui s'exerce aussi mais je ne vois quel sera le mouvement de la pendule si il ne reste plus que cette force qui s'applique

Posté par
Blagueur
re : Oscillateur mécanique 18-04-17 à 18:58

Tout à fait!
Donc il y a absence de poids, la Terre.
Seul le fil attire la bille. Elle va donc être attirée vers le centre.

Posté par
vanoise
re : Oscillateur mécanique 19-04-17 à 14:44

Bonjour
Juste une précision : un pendule qui bat la seconde est un pendule qui passe par sa position d'équilibre toutes les secondes, un fois dans le sens positif, puis une fois dans le sens négatif puis... ainsi de suite.
Bref : la période d'un pendule qui bat la seconde est T = 2s.

Posté par
vanoise
re : Oscillateur mécanique 19-04-17 à 14:57

Citation :
Seul le fil attire la bille. Elle va donc être attirée vers le centre.

Il s'agit d'un simple fil, pas d'un ressort. Un fil cesse d'exercer une force dès qu'il n'est plus tendu ! En absence de force de pesanteur, n'importe qu'elle position du pendule est une position d'équilibre possible. Si on abandonne le pendule sans vitesse initiale, il y reste !  Si on l'abandonne avec une vitesse initiale, il s'anime d'un mouvement circulaire uniforme ; en aucun cas le pendule ne peut osciller.

Posté par
vanoise
re : Oscillateur mécanique 19-04-17 à 15:37

Précision à mon message précédent concernant la phrase : "Si on l'abandonne avec une vitesse initiale, il s'anime d'un mouvement circulaire uniforme." : il faut préciser : "si cette vitesse initiale est telle que le fil reste constamment tendu"... Sinon, la situation peut être nettement plus compliquée !

Posté par
core84
re : Oscillateur mécanique 22-04-17 à 11:15

Merci beaucoup Vanoise, tu as l'air assez calée en physique, tu pourrais me dire ce que tu penses de la première question de mon énoncé ?

Posté par
vanoise
re : Oscillateur mécanique 22-04-17 à 12:10

Bonjour

Citation :
tu pourrais me dire ce que tu penses de la première question de mon énoncé ?

Je pense que les interventions précédentes étaient tout à fait pertinentes.
1° : l'étude graphique montre que T est proportionnelle à  \sqrt{L}
2° : l'analyse dimensionnelle montre que  \sqrt{\frac{L}{g}} a la dimension physique d'une durée (d'un temps).



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