TP Physique N° 09

Chute d'une goutte

d'encre dans l'huile.

Enoncé.

 

   

Programme 2010 : Physique et Chimie

 

Correction

film :
goutte d'encre qui tombe dans l'huile

5 images / seconde

1 image / seconde

 

 Objectifs :

   Vérifier qu’un mouvement est rectiligne uniforme.

   Vérifier le principe d’inertie.

   Déterminer la relation existante entre le mouvement d’un objet et les forces appliquées à l’objet.

 

I- PRINCIPE

On étudie le mouvement d’une goutte d’encre dans une colonne d’huile contenue dans une éprouvette de 500 mL. 

On relève la position de la goutte à différents instants, pour en déduire la valeur de la vitesse à différents instants. 

On analyse le mouvement pour vérifier le principe d’inertie.

 

II- GUIDE DE MANIPULATION

1)- Expérience :

-  À l’aide d’un compte-gouttes, on laisse tomber une goutte d’encre dans une éprouvette de 500 mL contenant de l’huile.

-  On déclenche le chronomètre à l’instant du passage de la goutte devant la graduation 500 mL de l’éprouvette. 

-  On note la date de passage de la goutte devant les graduations 450 mL, 400 mL,…, 50 mL.

2)- Constitution de l’équipe : Il faut :

-  Un élève qui observe la chute de la goutte et qui donne les différents tops au passage de la goutte devant les graduations indiquées.

-  Deux élèves qui notent les valeurs au tableau.

-  Il faut deux chronométreurs, qui lisent l’indication du chronomètre lors des différents tops.

-  Attention : Si vous faites une erreur de manipulation, il faudra recommencer entièrement la manipulation !!!

-  D’abord s’entraîner à lire à la volée : au « top » donné par un élève l’autre lit le chronomètre et note la valeur lue… ou bien trouver une autre méthode selon le cas.

 

III- SCHEMA

 

Rédiger Faire un schéma du dispositif.

 

IV- OBSERVATION

Rédiger Recopier le tableau et reporter les mesures dans les 2 premières lignes du tableau ci-dessous :

Graduation

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

Temps t en s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hauteur h  en m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vitesse v en m.s – 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rédiger Questions préliminaires :

-  Pourquoi utilise-t-on de l’encre colorée ?

-  Dans quel référentiel étudie-t-on le mouvement ?

-  Énoncer le principe d’inertie.

-  Quelle est la trajectoire de la goutte d’encre ?

 

V- EXPLOITATION DES MESURES

1)- Calculs

-  Mesurer la longueur de colonne d’huile entre les graduations 500 et 50 de l’éprouvette.

-  Établir une correspondance entre les graduations et la hauteur de chute.

-  « 50 mL de graduation correspond à  . . . . . m  de hauteur.» Compléter alors la ligne 3 du tableau.

-  Donner la relation permettant de calculer la vitesse moyenne au cours du déplacement.

-  Calculer la vitesse moyenne de la goutte entre les graduations 500 et 400, 500 et 300, 400 et 200, 250 et 50.

-  Que remarquez-vous ?

2)- Graphique (on peut utiliser le tableur Excel)

Rédiger Tracer le graphe représentant les variations de hauteur de chute h en fonction du temps t.

-  Trouver l’équation de la droite.

-  Comparer le coefficient directeur de la droite avec les vitesses moyennes de la goutte calculée au 1)-.

-  Quelle est la nature du mouvement de la goutte d’encre ?

 

VI- CONCLUSION.

-  Peut-on appliquer le principe d’inertie ?

-  A votre avis combien de forces s’exercent sur la goutte d’encre ? Que peut-on dire sur ces forces ?