T.P. 7 :       Pendule simple

 

Objectifs :   

Le pendule simple est constitué d’un objet de masse m (bille en acier par exemple) accroché à un fil inextensible de masse négligeable.

¤ définir et déterminer la période (ou pseudo période) d’un pendule simple,

¤ rechercher les paramètres qui influencent la période du pendule.

 

I] Etude expérimentale

1) Mesure de la pseudo période T des oscillations

Ecarté de sa position initiale d’un angle a et lâché sans vitesse initiale le pendule effectue des mouvements d’aller et venues, on appelle oscillation un « aller-retour » effectué par le pendule.

Définir la période T du pendule :

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Pour différentes valeurs de l’angle a (5, 10, 15, 20, 30, 40 et 50°) déterminer la valeur de 10 oscillations et compléter le tableau n°1suivant :

 

a (en °)

5

10

15

20

30

40

50

60

Durée de 10 oscillations

10T (en s)

 

 

 

 

 

 

 

 

Période

T (en s)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Influence de la longueur du fil

Pour des valeurs constantes de l’angle a (30 ° par exemple), déterminer la durée de 10 oscillations pour différentes longueurs du fil et compléter le tableau n°2 suivant :

 

Longueur l (en m)

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

10 T (en s)

 

 

 

 

 

T (en s)

 

 

 

 

 

 

3) Influence de la masse de la bille

Pour des valeurs constantes de l’angle a (30 ° par exemple), déterminer la durée de 10 oscillations pour différentes valeurs de la masse m de la bille accroché au fil et compléter le tableau n°3 suivant :

 

Masse m (en g)

+100

+200

+300

10 T (en s)

 

 

 

T (en s)

 

 

 

 

II] Exploitation

1)       Pourquoi peut-on dire que le pendule effectue un mouvement périodique ?

2)      D’après les résultats du tableau n°1, définir la loi d’isochronisme des petites oscillations.

3)      D’après les résultats du tableau n°2, la longueur du fil a-t-elle une influence sur la période des oscillations ?

4)      D’après les résultats du tableau n°3, la masse de la bille a-t-elle une influence sur la période des oscillations ?

5)      On propose les expressions suivantes de la période :

T = 2P (m/l)0,5       ;           T = 2P (l/g)0,5              ;           T = 2P (l/mg)0,5            ;           T = 2P a0,5

g représentant l’intensité de la pesanteur.

A partir des expériences, quelle expression est celle de la période d’un pendule simple ?

6)      champ de pesanteur g.