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Niveau seconde
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Un pendule devant un détecteur

Posté par
Gargamel
08-10-13 à 21:52

Bonjour,
J'ai un devoir maison donné par notre professeur.
Je viens de faire un exercice en physique et je ne comprend pas certaines questions.
L'exercice est le suivant:

Le pendule étant immobile, on l'écarte de sa position verticale d'un angle de 30° environ puis on le libère sans vitesse, le fil restant tendu. Le pendule oscille alors autour de sa position verticale.
Un phototransitor est éclairé par une lampe. L'ensemble est disposé de sorte que le petit cylindre passe entre la lampe et le phototransitor au cours de son mouvement.
Voici le graphique effectué par le pendule:
Un pendule devant un détecteur

Le phototransitor est inséré dans un circuit éléctrique. Quand il est éclairé, la tension U1 entre des bornes est de 43 mV. Elle devient nulle lorsque le cylindre passe devant le phototransitor.

1) Identifier la période T de la tension U1.
Réponse: La période T dure 5 secondes. La tension U1 entre ses borne est de 43 mV.
2) Mesurer la valeur de trois périodes. En déduire la valeur de T.
Réponse: 1ere période: Umax=43 mV et Umin=0 mV. La valeur de T est d'environ 0.4s
         2ème période: Umax=45 mV et Umin=0 mV . La valeur T est d'environ 3.7 s
         3ème période: Umax=46 mV et Umin=0 mV. La valeur T est d'environ 4.2 s
3)Calculer la valeur de la fréquence su signal.
Réponse: Formule F=1/t La je bloque je ne sais pas comment faire sur celui-ci :/
4) Les pics descendants ne sont pas équidistants: proposer une interprétation.
Réponse: Ils ne sont pas équidistant car le pendule effectue différents mouvement qui ne sont pas égales donc équidistant.

Je vous remercie infiniment de votre aide
        

Posté par
Coll Moderateur
re : Un pendule devant un détecteur 09-10-13 à 08:46

Bonjour,

1) Il me semble que ce n'est pas ce qui t'est demandé à cette première question.
Je dirais : la tension U est portée en ordonnées et le temps est porté en abscisses.

2) Attention de ne pas confondre la demi-période de la période.
La période est la durée au bout de laquelle le mouvement se reproduit identiquement à lui-même.
Il y a un pic quand le cylindre passe de la droite vers la gauche et le pic suivant correspond au cylindre qui passe de la gauche vers la droite.
Donc la période correspond à l'intervalle de temps entre deux pics successifs.

3) À faire après la question 2

4) Regarde attentivement le graphique. Les demi-périodes ne sont pas égales. La raison pour cela est probablement simple à deviner. Quant aux périodes, on verra aussi cela après la question 2

Posté par
Gargamel
re : Un pendule devant un détecteur 09-10-13 à 19:26

Bonjour Coll

Merci pour ton aide

Alors pour la question 2) qui demande de calculer la valeur de trois périodes.
La période ici correspond à l'intervalle de deux pics successifs. Donc dans ce graphique il y a 4 période si j'ai bien compris.
Je ne sais pas si je part dans la bonne direction en mettant la valeur de Umax et la valeur de Umin

1ère periode: Umax= (environ) 43mV et Umin=0mV. La valeur de T est d'environ 1.1 s

La 2ème période à les même valeur que la 1ère période

3ème période: Umax= (environ) 45mV et Umin=-1mV. La valeur de T est d'environ 3.8 s

4 ème période: Umax = (environ)49mV et Umin= -1 mV. La valeur de T est 5 s
Voila pour la question 2)

3) Je reste toujours bloqué sur cette question. Sachant que F=1/T. Donc il y a 4 périodes. Elles ne sont pas identiques cela me pose problème. Je reste bloqué à cause de cela.

4)En effet les demies-périodes ne sont pas égales. Elle sont toutes différentes car ce n'est pas précis.

Merci pour ton aide

Posté par
Coll Moderateur
re : Un pendule devant un détecteur 09-10-13 à 19:33

Les valeurs de U n'ont pas d'importance pour la détermination de la période. On suppose que ces valeurs sont égales.

Il faut, pour déterminer la valeur d'une période, mesurer la différence entre deux instants tels que le mouvement se reproduit identiquement à lui-même ; non seulement le cylindre passe devant la source de lumière mais il y passe en se balançant dans la même direction.
Donc il faut mesurer non pas la position des pics, ni la différence de temps entre deux pics successifs, mais la différence de temps entre un pic et le deuxième qui le suit.

Posté par
Gargamel
re : Un pendule devant un détecteur 09-10-13 à 20:16

Je ne voit vraiment pas comment faire :/. J'ai demander à mon père il n'en a aucune idées.
Je ne comprends pas comment calculer la difference des pics.

Désolé si je suis si dure à comprendre

Merci encore une fois pour ton aide

Posté par
Coll Moderateur
re : Un pendule devant un détecteur 09-10-13 à 20:23

Deux possibilités pour mesurer la durée de trois périodes successives :
1)
Une période commence vers t = 0,3 s
cette période se termine vers t = 1,6 s
durée : environ 1,3 s

Celle qui commence vers t = 1,6 s se termine vers t = 2,9 s
durée : environ 1,3 s

Celle qui commence vers t = 2,9 s se termine vers t = 4,2 s
durée : environ 1,3 s

Durée de trois périodes :
Elles commencent donc vers t = 0,3 s et se terminent vers 4,2 s
soit 4,2 - 0,3 = 3,9 s
durée d'une période : 3,9 / 3 = 1,3 s

2)
Une période commence vers t = 1,1 s
cette période se termine vers t = 2,4 s
durée : environ 1,3 s

Celle qui commence vers t = 2,4 s se termine vers t = 3,7 s
durée : environ 1,3 s

Celle qui commence vers t = 3,7 s se termine vers t = 5,0 s
durée : environ 1,3 s

Durée de trois périodes :
Elles commencent donc vers t = 1,1 s et se terminent vers 5,0 s
soit 45,0 - 1,1 = 3,9 s
durée d'une période : 3,9 / 3 = 1,3 s
____________

Les valeurs que j'annonce sont approximatives car la figure que tu as postée est difficile à lire sur l'écran.
Tu devrais pouvoir faire mieux avec l'original.

Posté par
Gargamel
re : Un pendule devant un détecteur 09-10-13 à 21:09

Je te remercie beaucoup pour le temps que tu passe pour m'aider, franchement merci . J'ai vu ce que tu as montré pour la question 2) et je vois beaucoup plus mieux ce que sa voulait dire. C'est plus claire.
En effet l'original est plus claire mais pas plus précis
J'ai remarqué que chaque période est égale à 1.3s.
Pour la question 3)

On sait que la durée d'une période est de 1.3s donc : F=1/T soit F=1/1.3= (environ) 0.8 Hz soit 10/13 Hz
Il y a 4 périodes donc 4*10/13= (environ) 3.1 Hz soit 40/13 Hz

Pour la 4)
J'y est réfléchie et je pense que c'est: Quand on lâche le cylindre, il descend puis monte puis descend et remonte et ainsi de suite. Quand il descend et qu'il remonte il mais moins de temps et quand il descend avec assez d'élan il mettra plus de temps et ainsi de suite. Ce n'est pas équidistant mais chaque période effectue le même nombre de seconde (1.3s)

Merci pour ton aide encore une fois

Posté par
Coll Moderateur
re : Un pendule devant un détecteur 09-10-13 à 21:16

Question 3
Période : environ 1,3 s

Fréquence : F = 1/T 1 / 1,3 0,77 Hz

Question 4
Mon opinion : la lampe et le phototransistor ne sont pas exactement à la verticale du point de suspension du pendule ; c'est-à-dire qu'ils sont soit un peu plus "à gauche" que "le milieu" soit un peu plus "à droite" que "le milieu" : donc le chemin à parcourir d'un côté est plus court que l'autre si bien que la durée du balancement de ce côté est plus courte que pour l'autre côté.

Posté par
Gargamel
re : Un pendule devant un détecteur 09-10-13 à 21:36

Je te remercie infiniment de ton aide


Encore merci

Posté par
Coll Moderateur
re : Un pendule devant un détecteur 09-10-13 à 21:40

Je t'en prie.
À une prochaine fois !



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