Réalisation d'un pendule simple
TP n°15
Objectif : Nous allons utiliser la force de gravitation terrestre, vue dans le chapitre 6 de Physique, pour réaliser un
pendule qui « batte » la seconde.
I°) Définition :
Un pendule simple est constitué d’un fil (inextensible et de masse négligeable) auquel est attaché un petit objet de masse m.
Ecarté de sa position verticale, le pendule oscille : il effectue un mouvement périodique d’allée et venue (une oscillation).
Définition :
Un phénomène est périodique s’il se reproduit identique à lui-même à des intervalles de temps réguliers. Il
est caractérisé par sa période.
La période du pendule est la durée mise par l’objet pour effectuer un aller-retour.
Notation de la période : T Unité : la seconde (s).
II°) Mesure de la période du pendule simple :
On dispose du matériel suivant : pendules de masses différentes, un rapporteur, une balance, une règle graduée, un
chronomètre.
- Faire quelques essais de mesure de la durée T d’une oscillation.
* A quel moment de l’oscillation est-il préférable de déclencher le chronomètre ?Pourquoi ?
* Pour déterminer la période, pourquoi est-il préférable de mesurer la durée de plusieurs oscillations plutôt que
d’une seule oscillation ?
- Chronométrer la durée correspondant à 10 oscillations. En déduire la période T du pendule.
III°) Recherche des paramètres dont dépend la période :
a°) Avant toute manipulation, établir une liste de tous les paramètres qui peuvent, vraisemblablement,
influencer sur la période T. Appeler le professeur pour confirmation.
b°) Proposer des expériences permettant de valider ou d’invalider l’influence de chaque paramètre (dessins
avec explications de vos expériences sur votre compte rendu). Effectuer les manipulations en ne faisant varier
qu’un seul paramètre à la fois. Faire 3 mesures de la période par paramètre (Indiquer vos résultats dans le compte
rendu).
c°) De quelle(s) grandeur(s) dépend la période T du pendule simple ?
IV°) Réalisation d’un étalon de durée :
a°) On montre que la période
du pendule simple a pour expression
(l : longueur du fil en mètre, g :constante de gravitation = 9,81 N/m). Quelle est la relation entre T2 et l ?
En déduire le coefficient de proportionnalité entre T2 et l.
b°) Si la période d’un pendule simple est T=2,0 s, on dit qu’il « bat la seconde ». Justifier cette expression.
c°) Quelle longueur doit avoir le fil pour que le pendule « batte la seconde » (Utiliser l’expression de T2=f(l))
Réaliser ce pendule et vérifier sa période.
d°) Comment faudrait-il procéder avec un tel pendule pour cuire un œuf à la coque (durée de cuisson :
3 minutes).
e°) Votre pendule battrait-il la seconde sur la Lune ?(Justifier en calculant la nouvelle période du pendule si
on ne change pas les caractéristiques physiques de celui-ci).
Donnée : gLune=1,61 N/kg
