TP Physique N° 09 |
Chute d'une goutte d'encre dans l'huile. Enoncé. |
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Programme 2010 : Physique et Chimie Programme 2020 : Physique et Chimie |
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Objectifs : |
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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
Faire un schéma du dispositif.
IV- OBSERVATION
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 |
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Hauteur h en m |
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Vitesse v en m.s – 1 |
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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)
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 ?