TP Physique N° 07

La Relativité du

Mouvement.

Enoncé

 

   

 

Programme 2010 :

Programme 2010 : Physique et Chimie

Correction

Matériel : Ordinateur, table à digitaliser, imprimante, solide

I-      Étude Préliminaire.

1)- Mise en évidence.

-          Considérons un train de voyageur en mouvement. 

-         Dans un compartiment C, un voyageur V1 est assis et un voyageur  V2 se déplace dans le couloir pour rejoindre son compartiment. 

-         Sur le quai Q de la gare un observateur O1 est assis sur un banc et observe le train partir.

-          Figure 1 :

 

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-          Construire un tableau à double entrée permettant de répondre à la question : « X est en mouvement par rapport à Y » ou X représente le voyageur V1, le voyageur V2, l’observateur O1, le compartiment C, le quai Q et Y représente le voyageur V1, le voyageur V2, l’observateur O1, le compartiment C, le quai Q.

 

Mobile

Référentiel

 

V1

V2

O1

C

Q

V1

 

 

 

 

 

V2

 

 

 

 

 

O1

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

-          Mettre la lettre «O» dans la case correspondante si la réponse est affirmative, mettre une croix dans le cas contraire. 

-         Mettre un point d’interrogation lorsqu’on ne peut pas répondre.

2)- Exploitation des résultats du tableau.

-          Dans le tableau, pour un même objet X, les réponses sont-elles toujours identiques  ? Pourquoi  ?

-          En tenant compte de ces éléments, dans quelles conditions peut-on dire qu‘un objet est en mouvement  ?

-          Comment procède-ton pour affirmer qu’un objet est en mouvement  ?

II- La chute libre.

1)- Définition : un objet est en chute libre lorsqu’il n'est soumis qu’à l’action de son poids.

2)- Expérience 1 :

Rédiger   Décrire l'expérience. Faire un schéma du dispositif.

-          Indiquer les données de l’expérience :

-          masse du mobile                   m =                            

-          intervalle de temps                τ =

-          Préciser le référentiel d'étude, le repère d'espace et le repère de temps. Donner les conditions initiales.

-          à partir de l'observation de l'enregistrement, donner les caractéristiques du mouvement du point particulier du solide dont on étudie le mouvement.

-          Donner un ordre de grandeur de la durée de la chute de l’objet.

-          Donner un ordre de grandeur de la hauteur de chute de l’objet.

3)- Expérience 2.

-          On recommence l’expérience dans le compartiment d’un train qui se déplace de 0,5 cm pendant l’intervalle de temps τ

-         Le train se déplace sur un plan horizontal dans le sens indiquer sur la figure suivante :

 

 

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sans personnage

Rédiger   Quelle est la vitesse du train en m / s et en km / h  ?

-          Mouvement du mobile par rapport au compartiment :

Rédiger   Représenter la trajectoire du mobile pour le voyageur (V1) assis dans le compartiment.

Rédiger   Quelles sont les caractéristiques de la trajectoire obtenue  ?

-          Mouvement du mobile par rapport au quai :

Rédiger   Pour un observateur (O1) situé sur le quai, que fait le mobile pendant l’intervalle de temps τ

      quel est son déplacement horizontal  ? 

      Quel est son déplacement vertical  ?

Rédiger   Représenter la trajectoire du point particulier du mobile pour un observateur assis sur un banc du quai.

Rédiger   Quelles sont les caractéristiques de la trajectoire obtenue  ?

Rédiger   Quelles conclusions peut-on tirer de ses observations  ?

III- Étude complémentaire.

1)- Objectif : déterminer le domaine de validité d’une loi.

     -          En 1604, Galilée formule la loi de la chute libre des corps concernant les espaces franchis par le mouvement naturel.

-          Cette loi consiste à écrire que la hauteur de chute h, en m, est proportionnelle au carré de la durée de chute t, en s.

-          g est la valeur du coefficient de pesanteur g = 9,8 N.kg -1.

2)- Mesures.

-          Mesurer les hauteurs de chute h à partir de l’enregistrement et noter les résultats dans un tableau.

h (cm)

 

 

 

 

 

 

 

 

t ( s)

 

 

 

 

 

 

 

 

-          En utilisant un tableur ( Excel) ou une calculatrice graphique, proposer une méthode permettant d’analyser les mesures.

-          La loi de Galilée est -elle vérifiée dans cette expérience ?