Étudier le mouvement d'une bille qui tombe en chute libre, lâchée sans vitesse initiale.
À partir d'une chronophotographie, mesurer les positions de la bille, calculer ses vitesses, tracer v = f(t) et en déduire l'accélération de la chute.
Le matériel utilisé pour ce TP :
L'électroaimant retient la bille d'acier. Quand on coupe son courant, la bille tombe sans vitesse initiale le long d'une règle verticale graduée.
Dans la salle obscure, l'appareil photo reste ouvert pendant toute la chute (pose longue) et le stroboscope éclaire la bille par des éclairs, à intervalles de temps égaux τ : on obtient sur une seule photo les positions successives G0, G1, G2… du centre de la bille.
L'axe Ox est vertical, orienté vers le bas ; l'origine O est la position G0 du centre de la bille à la date t = 0.
Consignes
- Éteignez la lumière de la salle, allumez le stroboscope et choisissez sa période τ, puis cliquez sur Lâcher la bille. Si la photo est ratée, remettez la bille et recommencez.
- Touchez une image de la bille sur la chronophotographie (ou un bouton G1, G2…). Avec la loupe, lisez sur la règle la position du centre de la bille (une petite graduation = 1 mm) et notez x en cm.
- Calculez la vitesse de la bille à l'image Gi : vi = xi+1 - xi-12τ, avec les distances en mètres et τ en secondes. Notez v en m/s.
- Mesurez au moins 6 positions et calculez au moins 5 vitesses. Vous pouvez corriger une valeur en touchant sa case.
Consignes
- Choisissez Placer les points et touchez le graphe à l'endroit de chaque vitesse calculée : t en abscisse, v en ordonnée, sans oublier le point O (t = 0, v0 = 0).
- Choisissez Prendre la règle : déplacez-la et tournez-la avec ses poignées pour qu'elle passe au plus près des points.
- La droite doit passer par l'origine O. Cliquez ensuite sur Tracer la droite.
Regardez votre chronophotographie, votre tableau et votre graphe, puis répondez.
Expliquez maintenant ce que vous avez observé.
Complétez la conclusion de ce TP.