Mécanique
Masse sur un ressort
Observez la masse monter et descendre en mouvement harmonique simple.
Masse sur un ressort — simulation interactive de Mécanique. Observez la masse monter et descendre en mouvement harmonique simple. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Oscillation sur ressort
Une masse sur un ressort oscille car le ressort exerce une force de rappel proportionnelle au déplacement (loi de Hooke).
Étiré ou comprimé, le ressort ramène la masse vers l'équilibre. L'énergie alterne entre énergie potentielle élastique et énergie cinétique, produisant un mouvement harmonique simple.
- Loi de Hooke F = −kx
- Période T ≈ 2π√(m/k)
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Si vous doublez la masse accrochée au ressort, la période d'oscillation double-t-elle ?
Des pronostics à peser
- La période double.
- La période reste la même.
- La période augmente, mais de moins du double.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Messe (kg)
- Constante de ressort (N/m)
Ce que vous mesurez :
- Période (s)
- Extension de l'équilibre (m)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage Mass-on-Spring dans le module Mechanics. Une balle (le bob) est suspendue à un ressort ancré au-dessus d'elle.
- Notez la sonde de vitesse déjà fixée au bob : elle indique la vitesse instantanée du bob lorsqu'il oscille.
- Pour chaque rangée, réglez la masse du bob et la rigidité du ressort, tirez légèrement le bob vers le bas, relâchez-le, laissez-le osciller et se stabiliser.
Équation gouvernante
Période de Printemps (SHM) — T = 2π·√(m / k)
Pour une masse oscillant sur un ressort idéal, la période dépend uniquement de la masse et de la constante du ressort, et non de l'amplitude ou de la gravité.
Énergie cinétique à l'équilibre — KE = ½·m·v²
La vitesse du bob est la plus grande lorsqu'il passe par le point d'équilibre ; lisez cette vitesse maximale sur la sonde pour y trouver son énergie cinétique.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- En utilisant T = 2π√(m/k), calculez la période pour chaque ligne et comparez-la à la valeur que vous avez chronométrée dans le bac à sable.
- Les lignes 1 et 3 ont des masses dans un rapport 1:4 . Par quel facteur la période a-t-elle changé ? Cela correspond-il à √4 = 2 ?
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Si vous augmentiez la constante du ressort k au lieu de la masse, la période augmenterait-elle ou diminuerait-elle ? Esquissez la tendance à laquelle vous vous attendez.
- Le bob pend visiblement plus bas sous l'effet de la gravité (extension d'équilibre = mg/k), mais la gravité g n'apparaît pas dans T = 2π√(m/k). Expliquez pourquoi la période n'est pas affectée par la gravité même si la position d'équilibre l'est.
- AP Physics 1 — Unit 7: Oscillations
- AP Physics C: Mechanics — Unit 7: Oscillations
- IB Physics — A.1 Kinematics
- IB Physics — C.1 Simple harmonic motion
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Stored (potential) energy
- Bienvenue à la masse sur ressort
- Sélectionnez le pendule
- Appuyez sur Lecture
- Haut et bas
- Ouvrez les données
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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