Travail et énergie cinétique
 

I. Objectifs

• Vérifier le théorème de l'énergie cinétique dans le cas du mouvement d'un mobile sur un plan incliné.
• Vérifier le théorème de l'énergie cinétique dans le cas et de la chute libre.

II. Mobile en mouvement sur un plan incliné

1. Matériel

• Table à coussin d'air inclinée d'un angle a par rapport à l'horizontale.
• Valet élévateur.
• Ordinateur.

2. Manipulation

Réaliser un enregistrement d'un mouvement rectiligne (abandonner le mobile sans vitesse initiale).

3. Exploitation

1. Peser le mobile.
2. Faire un bilan des forces extérieures agissant sur le mobile.
3. Numéroter les points de la trajectoire (A₀, A₁…A_n). On choisira A₀ de telle façon que la vitesse en ce point ne soit pas nulle.
4. Déterminer la vitesse V₀ du mobile au point A_o. En déduire l'énergie cinétique du mobile lorsque celui-ci passe au point A₀.
5. Déterminer l'expression littérale de l'énergie cinétique du mobile au point A_i en fonction de la distance d=A_i-1A_i+1.
6. Déterminer l'expression du travail du poids du solide entre les points A₀ et A_i en fonction de la distance D=A₀A_i.
7. Compléter le tableau (Regressi):

8. Tracer la courbe Ec=f(W) et la modéliser.
9. Que représente l'ordonnée à l'origine de la droite obtenue. Quel est son coefficient directeur? En déduire une expression du théorème de l'énergie cinétique.

II. Chute libre (facultatif)

La correction de cette partie n'est pas disponible.

1. Matériel

• Ordinateur + interface Orphy GTS.
• Ensemble "chute libre" Micrélec.

2. Manipulation

1. Lancer le logiciel "Chute".
2. Sélectionner "Vitesse" dans le menu.
3. On imposera une largeur de raie de 5mm.
4. Effectuer un enregistrement.

3. Exploitation

1. Sauver vos mesures et passer sous le logiciel d'exploitation Regressi pour Windows.
2. Charger le fichier précédent.
3. Créer une nouvelle variable h (hauteur de chute) et saisir ses valeurs (les raies sont espacées de 5mm).
4. Créer une variable calculée Ec (énergie cinétique de la règle à l'instant considéré).
5. Créer une variable calculée Wp (travail du poids de la règle à l'instant considéré).
6. Tracer la courbe Ec=f(Wp) et la modéliser.
7. Que représente l'ordonnée à l'origine de la droite obtenue. Quel est son coefficient directeur? En déduire une expression du théorème de l'énergie cinétique.

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