Mouvement d'une bille dans du liquide vaisselle

TP N°13 (Physique)

Objectifs du TP : - Observer et décrire le mouvement d’une bille.

  - Déterminer la vitesse de la bille.

  - Utiliser le principe d’inertie

 I°) Expérience :

   Vous devez réaliser l’expérience suivante : dans une éprouvette graduée de 250 mL remplie d’un produit

 détergent (liquide vaisselle), vous faites tomber délicatement une petite bille de verre.

   Vous devez étudier le mouvement de la bille par rapport à la salle de classe (référentiel terrestre).

        1°) Prévoir et rédiger les expériences qu’il convient de faire pour répondre aux questions

             suivantes :

                               -   Quelle est la trajectoire de la bille ?

                               - Quelle est la vitesse de la bille (Est-elle constante ou non ?)

            Appeler le professeur quand vous avez des propositions d’expériences.

      2°) Noter les résultats de vos mesures.

      3°) Conclure sur la nature du mouvement de la bille dans le référentiel terrestre.

II°) Interprétations : 

1°) Au vu des résultats, un élève « Salviati » pense que le mouvement de la bille est uniforme.

Que signifie l’expression « mouvement uniforme » ? Pour répondre à cette question, choisissez une

 ou plusieurs réponses parmi les propositions ci-dessous :

a°) Les distances parcourues pendant des durées égales sont les mêmes

b°) La valeur de la vitesse est constante

c°) Le mouvement est rectiligne

d° )La représentation graphique de la distance D parcourue en fonction de la durée t  de la chute

     est une droite qui passe par l’origine.

       2° ) Mathieu a choisi la réponse 1°)d°).

 En vous aidant des valeurs trouvées lors de votre expérience, tracez la courbe représentant la

 distance D  parcourue en fonction de la durée t de la chute. Déterminez alors la valeur de la vitesse

 de la bille en m/s.

3°) Pour interpréter le mouvement observé, un élève « Simplicio » fait l’hypothèse qu’on peut utiliser le

       principe de l’inertie. Enoncez ce principe. Pensez vous qu’il ait raison de cette hypothèse ? Justifiez.

4°) Pour « Simplicio » deux forces seules  s’exercent sur la bille : le poids et la poussée   d’Archimède.

     « Salviati » n’est pas d’accord et pense que la poussée d’Archimède ne peut pas compenser le poids de la

      bille. Les informations suivantes nous renseignent sur les caractéristiques de la poussée d’Archimède qui

         s’exerce sur la bille immergée dans le détergent.

     - La poussée d’Archimède est une force verticale dirigée vers le haut, exercée par le détergent sur la bille

        (quand celle-ci est plongée dans le détergent).

    - La poussée d’Archimède a pour valeur le poids du détergent (pour le même volume que la bille) :

   Pousséed’archimède =m_détergent .g

 -  Le détergent est moins dense que la bille (A volume égal m_détergent<m_bille)

  En vous aidant de ces informations, rédigez le raisonnement qui permettra de convaincre

 « Simplicio ».

    5°) « Simplicio » est convaincu. Il suggère donc l’existence d’une autre force liée au  mouvement de la bille dans

              le   détergent.

            Faire un dessin représentant la bille dans l’éprouvette avec toutes les forces qui lui sont appliquées.

            (Attention la représentation de ces forces doit traduire les observations issues de l’expérience).

          Que pouvez –dire de cette autre force (direction, sens) ?