Pendule simple
1 · Prédire
Est-ce qu'alourdir la masse suspendue (le bob) change la période ?
- Un pendule plus long a une période plus longue (oscille d'avant en arrière plus lentement) ; la masse n'a aucun effet.
- Un pendule plus long a une période plus courte (il oscille plus rapidement).
- Un bob plus lourd se balance plus lentement, quelle que soit la longueur de la corde.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage Pendulum dans le bac à sable de la mécanique.
- Confirmez que la sonde de vitesse sur le bob est active dans le panneau Mathématiques : vous lirez sa valeur maximale au bas de chaque swing.
- ...la masse suspendue, la longueur de la corde et l'angle de lâcher par rapport à la verticale...
3 · Collecter les données
| Masse (kg) | Longueur de corde (m) | Angle de libération (°) | Période (s) | Vitesse maximale (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | 15.00 | ||
| 1.00 | 1.50 | 20.00 | ||
| 1.00 | 2.00 | 10.00 |
Tracez la période (s) en fonction de la longueur de la corde (m) pour vos trois lignes.
4 · Analyser
- ...la vitesse maximale de la masse suspendue au point le plus bas du balancement...
- Regardez la colonne de période sur les trois lignes. Est-ce que ça dépend de la masse du bob ? Utilisez la formule pour expliquer pourquoi ou pourquoi pas.
5 · Approfondir
- La formule de période T = 2π√(L/g) suppose de petits angles de déclenchement. Prévoyez ce qui arrive à la période réelle lorsque l'angle de déclenchement dépasse 30° : la période mesurée par le bac à sable correspondrait-elle toujours à la formule ?
- Au bas de la balançoire, le pendule se déplace le plus rapidement. Où est passée son énergie potentielle gravitationnelle initiale et pourquoi le total reste-t-il (presque) constant sur de nombreuses oscillations ?
La physique derrière cette expérience
Période du pendule (petit angle)
...et non de la masse suspendue ni de la hauteur de lâcher.
Énergie potentielle gravitationnelle
La hauteur à laquelle le bob tombe depuis son point de libération jusqu'au bas de la balançoire, h = L(1 − cos θ₀), définit la quantité d'énergie potentielle convertie en énergie cinétique – et donc la vitesse à laquelle le bob se déplace en bas.
Mécanique
- Mouvement du projectile et énergie cinétique
- Balle sur une rampe : énergie sur une pente sans friction
- Bloc sur une rampe à friction : recherche du seuil de frottement statique
- Vitesse terminale : chute par traînée
- Force Lab : la deuxième loi de Newton
- Forces opposées : deuxième loi et quantité de mouvement de Newton
- Balle rebondissante : perte d'énergie à l'impact
- Collisions élastiques et conservation de la quantité de mouvement
- Collision inélastique et conservation de la quantité de mouvement
- Le berceau de Newton : élan et transfert d'énergie
- Masse sur ressort : mouvement harmonique simple
- Mouvement circulaire uniforme et force centripète
138 fiches de laboratoire de physique imprimables et gratuites