(5) Relation entre force et variation de vitesse

I. Dispositif expérimental

Pour l'enregistrement, on a : τ = 40 ms, M = 629 g =      kg  et  M’ = 100 g =          kg.

II. Étude du mouvement du mobile auto-porteur

1. Définir le système étudié.

2. Définir le référentiel d’étude. Ce référentiel est-il galiléen ?

3. Sur l’enregistrement définir un repère d’espace. Combien de dimensions sont nécessaires pour décrire le mouvement étudié ?

4. Définir un repère de temps.

5. Faire l’inventaire des forces extérieures agissant sur le système (on appellera →T la force exercée par le fil sur le système) et les représenter sur le schéma. En déduire la somme des forces extérieures, notée ∑→F_ext .

6. Exploitation de l'enregistrement :

• Repérer les différents points de la trajectoire P_i en commençant par P₀.

• La vitesse instantanée du mobile au point P_i est donnée par la relation v(P_i) = v_i .

• La variation de la vitesse instantanée au point P_i est donnée par la relation Δv_i = v_i+1 – v_i−1.

• L’accélération au point P_i est donnée par la relation a_i = Δv_iΔt = Δv_i2τ.

• Compléter le tableau suivant :

• Conclure.

III. Relation entre ∑→F_ext et  Δ→vΔt : vérification expérimentale de la deuxième loi de Newton

1. Calculer ∥M Δ→vΔt∥ et ∥∑→F_ext∥ (On admettra que la force →T est constante d’intensité T = M M’M + M’ g avec g = 9,8 N.kg⁻¹). Comparer les résultats.

2. Sur l’enregistrement, représenter les vecteurs ∑→F_ext et Δ→vΔt  en précisant l’échelle utilisée.

3. En déduire la 2^ème loi de Newton.