Etude expérimentale de la deuxième loi de Newton et énoncé complet
Objectif : A l'aide d'enregistrements
obtenus avec un « dispositif à force
constante », on examine la relation qui peut exister
entre l'accélération du centre d'inertie d'un
mobile autoporteur et la résultante des forces
extérieures appliquées au mobile.
1. Etude du système
a. Dispositif expérimental
On utilise un « dispositif à force
constante ». Ce dispositif permet d'enregistrer la
position du centre d'inertie du mobile, à intervalles
réguliers, connaissant la valeur de la résultante
des forces extérieures exercées sur le mobile.
b. Bilan des forces
Dans le référentiel terrestre, supposé
galiléen, le système étudié est le
mobile autoporteur de centre d'inertie G et de masse
m = 600 g.
A l'instant t = 0 s, pris comme origine des dates, le mobile est lâché sans vitesse initiale.
Remarques : Les masses du fil et de la poulie permettant de réaliser le dispositif sont négligeables devant les masses du mobile et du « contre-poids ».
Le fil étant supposé inextensible ; la valeur de sa tension est la même en tout point et les déplacements de G (m) et G' (m1) sont égaux ; leurs vitesses aussi.
L'action de l'air sur le mobile est considérée comme négligeable devant les autres forces ; le mobile se déplace sans frottements sur la table de travail.
A l'instant t = 0 s, pris comme origine des dates, le mobile est lâché sans vitesse initiale.
Remarques : Les masses du fil et de la poulie permettant de réaliser le dispositif sont négligeables devant les masses du mobile et du « contre-poids ».
Le fil étant supposé inextensible ; la valeur de sa tension est la même en tout point et les déplacements de G (m) et G' (m1) sont égaux ; leurs vitesses aussi.
L'action de l'air sur le mobile est considérée comme négligeable devant les autres forces ; le mobile se déplace sans frottements sur la table de travail.
c. Résultats
Les enregistrements suivants sont obtenus :
2. Exploitation des documents
a. Mesure de la vitesse VGi du centre d'inertie
b. Mesure de la variation de la vitesse du centre d'inertie
c. Tableaux récapitulatifs
3. Interprétation
Remarque : L'écart entre la valeur de la masse du mobile et le coefficient de proportionnalité est dans cette expérience d'environ 10 %.
4. Loi de Newton
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