Contrôle N° 04 Sciences physiques 2000 Terminale S énoncé |
|
![]() |
"J'ai pris deux boules, l'une de plomb et l'autre
de liège, celle-là au moins cent fois plus lourde que celle-ci, puis
j'ai attaché chacune d'elles à deux fils très fins, long tous deux de
quatre coudées ; les écartant alors de la position perpendiculaire, je
les lâchais en même temps (…) ; une bonne centaine d'allées et venues
accomplies par les boules elles-mêmes, m'ont clairement montré
qu'entre la période du corps pesant, et celle du corps léger, la
coïncidence est telle que sur mille vibrations comme sur cent, le
premier n'acquiert sur le second aucune avance, fût-ce minime, mais que
tous deux ont un rythme de mouvement rigoureusement identique. On
observe également l'action du milieu qui, en gênant le mouvement,
ralentit bien davantage les vibrations du liège que celles du plomb,
sans toutefois modifier leur fréquence ; même si les arcs décrits par le
liège n'ont plus que cinq à six degrés, contre cinquante à soixante pour
le plomb, ils sont en effet traversés en des temps égaux."
Les pendules de Galilée peuvent être assimilés à des pendules simples.
1)- Dans le cas d'un pendule simple, qu'appelle-t-on oscillation ? Quelles sont les deux expressions employées dans le texte pour désigner une oscillation ?
2)- Un pendule simple présente une position d'équilibre. Comment
Galilée la désigne-t-il ?
3)- Le texte permet-il de montrer que la période
T du pendule
simple dépend ou non :
a)- De la masse m de la boule ?
b)- De la longueur ℓ du fil ?
Justifier les réponses. Si le texte ne permet pas de répondre, proposer une expérience permettant de montrer l'influence de l'une ou de l'autre des grandeurs précédentes.
4)- On propose les expressions suivantes pour la période :
où g = 9,8 m / s²
a)- à partir du texte, quelles expressions de la période doit-on éliminer ?
b)- Par analyse dimensionnelle, choisir l'expression correcte de la période.
a)- Calculer la période des pendules utilisés par Galilée. La coudée sera prise égale à 50 cm et g = 9,8 m / s².
5)- On suppose que toutes les causes d'amortissement sont négligeables.
Les deux pendules sont écartés d'un même angle par rapport à leur position d'équilibre.
à l'instant t0 = 0 s, on les lâche sans vitesse initiale.
a)- Les pendules ont-ils même énergie cinétique au passage par leur position d'équilibre ? Justifier la réponse.
b)- Que dire de l'énergie mécanique au cours du mouvement ?
L'enregistrement ci-dessous est celui de l'élongation x d'un oscillateur élastique horizontal (raideur du ressort k et masse du mobile m = 536 g).
Le ressort a sa longueur naturelle lorsque x = 0.
1)- Déterminer la période propre T0 des oscillations. En déduire la pulsation propre ω0 des oscillations.
2)- Déterminer l'amplitude xm des oscillations. Déterminer la raideur k du ressort.
3)- En utilisant le modèle suivant : x = xm cos(ω0 . t + φ), déterminer la phase φ à l'origine des dates.
|
|