Sujet : Étude de forces de frottement - durée 50 min -

Sujet : Étude de forces de frottement - durée 50 min Étude à partir d’une vidéo, d’un logiciel de pointage et d’un tableur-grapheur
Ce sujet est accompagné d’une feuille individuelle de réponses sur laquelle vous devez
consigner vos résultats.
But des manipulations :
On a enregistré le mouvement d’un camion miniature (assimilé à un solide en translation) qui dévale un plan
incliné suivant la ligne de plus grande pente puis continue sur un plan horizontal.
L’objectif de ce TP est d’étudier s’il est soumis à des forces de frottement au cours de son mouvement et, si
oui, de calculer leur travail.
Données :
Énergie cinétique E c 
1
m V 2
2
Énergie potentielle Ep = m g y
On rappelle par ailleurs les relations suivantes : Vx 
dx
dt
Vy 
Énergie mécanique EM = Ec + Ep
dy
et V 2 = Vx2 + Vy2
dt
Travailà effectuer :
1. Acquisition des données à partir de la vidéo

 le fichier vidéo « Plan_incliné_horizontal.avi »
 À partir du logiciel du pointage AVIMECA,
ouvrir
contenu dans le dossier General/_Physique/Terminale/03-TP mvt oscillants).
 Repérer le mouvement du point blanc sur le camion :
- Origine et orientation des axes : choisir comme origine des axes la position de ce point à l’instant
t= 0 ; vérifier que l’axe des abscisses est bien dirigé vers la droite et celui des ordonnées vers le
haut ;
- Etalonnage : la règle rouge verticale mesure 30,0 cm.
 Relever les différentes positions du point du camion.
Appeler le professeur pour qu’il vérifie le pointage de la vidéo (appel 1)
 Exporter les mesures vers le tableur EXCEL
2. Calcul de la vitesse instantanée du camion
 Créer deux nouvelles colonnes, où vous ferez calculer au logiciel les composantes Vx et Vy de la vitesse
du camion pour les positions possibles.
 Dans une nouvelle colonne, calculer la valeur V de la vitesse
Appeler le professeur pour qu’il vérifie le calcul de la vitesse (appel 2)
3. Étude de l’énergie cinétique
Le camion a une masse m = 240 g.
 Créer la grandeur énergie cinétique Ec.
 Tracer le graphique représentant les valeurs de l’énergie cinétique en fonction du temps.
 Répondre à la question 3. de la fiche de réponses.
Appeler le professeur pour qu’il vérifie la courbe Ec = f(t) (appel 3)
4. Étude de l’énergie potentielle et de l’énergie mécanique
L’intensité de la pesanteur est g = 9,8.m.s-2.
 Créer la grandeur énergie potentielle Ep.
 Répondre à la question 4.1.de la fiche de réponses.
 Créer la grandeur énergie mécanique EM.
 Afficher sur le même graphique les variations de Ec, de Ep et de EM en fonction du temps.
 Enregistrer votre fichier en lui donnant votre nom dans le dossier General/_physique/Terminale/TS2
Appeler le professeur pour qu’il vérifie les courbes (appel 4)
 Répondre aux questions 4.2. à 4.6. de la feuille de réponses.
Fermer le(s) logiciel(s) utilisé(s)
Ce document doit rester sur la paillasse.
Sujet : Étude de forces de frottement
Étude à partir d’une vidéo, d’un logiciel de pointage et d’un tableur-grapheur
FICHE DE RÉPONSES
FEUILLE DE RÉPONSES À COMPLÉTER PENDANT L’ÉPREUVE ET À RENDRE AU PROFESSEUR EN
SORTANT DE LA SALLE
Cadre réservé au professeur
3. Étude de l’énergie cinétique
Comment varie l’énergie cinétique durant chaque phase ?
xx
4. Étude de l’énergie potentielle et de l’énergie mécanique
4.1. Comment varie l’énergie potentielle de pesanteur durant chaque phase ? Justifier ces variations.
xx
4.2. En première approximation, d’après l’allure de la courbe obtenue, que peut-on dire de la variation
de l’énergie mécanique durant la 1ère phase ? Quelle conclusion peut-on en tirer ?
xx
4.3. Evaluer, sans calcul supplémentaire, le travail du poids entre l’instant t0 = 0 et l’instant t1=2,00.10-1s.
xx
4.4. De même, que peut-on dire de la variation de l’énergie mécanique durant la 2ème phase ? Quelle
conclusion peut-on en tirer concernant les forces qui travaillent durant cette phase ?
xx
4.5. Calculer la variation de l’énergie mécanique entre l’instant t3 = 0,60 s et l’instant t4 = 0,80 s
xx
4.6. En déduire la valeur du travail de la force de frottement entre ces deux positions. Discuter du signe
obtenu.
xx
Commentaires