Evolution temporelle des systèmes TP n°1 (Physique)

Objectifs : Présenter des situations réelles où l’évolution temporelle est d’une importance particulière.

        Le paramètre temps intervient dans de nombreux phénomènes physiques. Ce constat sera la ligne

         conductrice du programme dephysique de cette année.

I°) Questionnement commun à toutes les situations :

Vous allez observer plusieurs situations réelles ou étudier les documents proposés.

 Pour chaque situation, vous aurez à répondre aux questions suivantes :

a) Quelles sont les grandeurs (vitesse, hauteur, durée...) dont les variations témoignent de l’évolution du système ?

b) Quels sont les paramètres extérieurs (Poids, tension, frottements, tension électrique...) qui « pilotent » cette évolution ?

c) L’évolution peut – elle être caractérisée par une ou plusieurs durées caractéristiques ? (période, demi-période…)

d) L’évolution est –elle lente, rapide, uniforme, variée, oscillante, oscillante amortie ou non ?

II°) Quelques situations :

Pour chaque situation, définir le système observé.

a) La balançoire : voir la vidéo balance.avi grâce au logiciel Synchronie

1) Comment peut-on appeler un aller –retour ?

2) Déterminer la durée  d’un aller-retour : comment nomme-t-on cette durée ?

3) Déterminer la valeur de la vitesse au point le plus haut, le plus bas et pour un point intermédiaire.

4) Répondre aux questions du I°) pour cette situation.

b) La station Spatiale Internationale (ISS) :

Sur le site de la NASA nous avons relevé les informations jointes en annexe.

Trajectoire de l’ISS sur un planisphère :

Quelques caractéristiques

Satellite: ISS :      Poids (LBS) : 301181,2 kg

Trajectoire dans un repère géocentrique :

1) Quelle est la nature du mouvement (rectiligne, circulaire, curviligne…) de l’ISS par rapport au référentiel

géocentrique ?

2) Qu’est-ce qu’une période de révolution ? Quelle est la période de révolution de l’ISS (en heures et minutes) ?

      Quelle est sa vitesse en m/s et km/h ?

3) Pourquoi la trajectoire de l’ISS est-elle représentée par une sinusoïde sur le planisphère ?

4)Répondre aux questions du I°)

d) Saut en parachute :

Au cours du saut d’un parachutiste depuis un hélicoptère en vol stationnaire et en absence de vent, les

 vitesses du parachutiste par rapport à un référentiel lié à l’hélicoptère, à différents instants sont les

 suivantes :

On suppose qu’au moment du saut, la vitesse de l’hélicoptère par rapport à un référentiel terrestre est nulle.

1) Le mouvement du centre d’inertie du parachutiste peut se décomposer en plusieurs parties ? Les

   identifier.

2) D’après vous, quelle est la phase du mouvement qui correspond à l’ouverture du parachute ?

3) Répondre aux questions du I°).

e) Le réveil à quartz :

* Enlever la pile du réveil et réaliser le montage ci- contre :

On utilise alors la carte d’acquisition Cassy et le logiciel Synchronie 2003 ainsi que :

- une  résistance R = 100 W

- un générateur de tension continue

* Brancher la voie 1 et la masse de l’interface d’acquisition aux bornes de la résistance pour mesurer

    sa tension U_1.

* Régler la tension du générateur à 1,5 V

*Allumer l’ordinateur et lancer le logiciel d’acquisition synchronie

* dans le menu Paramètres choisir :

Entrée :EA0 puis calibre +1,02 V/-1,02 V et fixer le seuil de déclenchement de la voie 0 à 0,05 V

 dans le sens croissant.

Puis dans ce même menu choisir Acquis :

- Nombre de points : choisir 1000

- Intervalle d’échantillonnage : choisir 5 ms (la durée totale de l’acquisition sera alors de 5 s)

* Cliquer sur OK pour lancer l’acquisition.

1) Quelle est la période du phénomène visualisé ? Quelle est sa fréquence ?

2) Répondre aux questions du I°).