Masse sur ressort  : mouvement harmonique simple

1 · Prédire

Si vous doublez la masse accrochée au ressort, la période d'oscillation double-t-elle ?

• La période double.
• La période reste la même.
• La période augmente, mais de moins du double.

2 · Configurer

1. Ouvrez le préréglage Mass-on-Spring dans le module Mechanics. Une balle (le bob) est suspendue à un ressort ancré au-dessus d'elle.
2. Notez la sonde de vitesse déjà fixée au bob  : elle indique la vitesse instantanée du bob lorsqu'il oscille.
3. 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.

3 · Collecter les données

Graphiquez la période T (s) en fonction de la masse m (kg) pour vos trois essais. La relation est-elle une ligne droite ? Essayez plutôt de représenter graphiquement T en fonction de √m  : que remarquez-vous ?

4 · Analyser

1. 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.
2. 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 ?

5 · Approfondir

1. 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.
2. 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.

La physique derrière cette expérience

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