Oscillateur mécanique énoncé

Q1

a) Dans l’enregistrement 3, les oscillations ne sont pas amorties, il n’y a pratiquement pas de frottement, la soufflerie est réglée au maximum. Le régime d’oscillation est le régime périodique sinusoïdal.

Dans l’enregistrement 1, les oscillations sont légèrement amorties, le solide S est soumis à une force de frottement faible, la puissance de la soufflerie est légèrement diminuée. Le régime observé est le régime pseudo périodique sinusoïdal.

Dans l’enregistrement 2, le palet retourne à sa position initiale sans osciller. La force de frottement est très importante, la puissance de la soufflerie est fortement diminuée. Le régime est apériodique.

b) Réponse partielle, pour voir la correction clique ici.

Les forces exercées sont :

* la force de rappel ou tension du ressort (norme F)

* Le poids du palet (norme P)

* La réaction du plan (norme R)

Q2

a) Réponse partielle, pour voir la vidéo clique ici.

b) Réponse partielle, pour voir la vidéo clique ici.

Xm = 10 cm est appelée l’amplitude des oscillations.

, est appelée la phase à l’origine.

Q3

a) Sur la courbe, correspondant au régime périodique, la période To vaut 1s.

To = 1s.

b) Réponse partielle, pour voir la vidéo clique ici.

c) Valeur de la raideur du ressort.

Données : m = 100 g = 0,1 kg; To = 1s

Q4

a) Réponse partielle, pour voir la vidéo clique ici.

v_x = -62,8 . sin (6,28.t)

 Unité : cm.s^-1

b) Réponse partielle, pour voir la vidéo clique ici.

a_x = -394. cos (6,28.t)

 unité : cm.s^-2

c) Réponse partielle, pour voir la vidéo clique ici

A t = To/4 et t = 3/4.To

 v = v_max = 62,8 cm/s

d) Réponse partielle, pour voir la vidéo clique ici.

A t = 0 et t = To/2

 v = v _min = 0

Q5

a) Réponse partielle, pour voir la vidéo clique ici.

x = 0,124 m

b) Méthode statique pour déterminer la raideur k d'un ressort.

Étape n°1 : suspendre différentes masses marquées 'm' au bout d'un ressort et noter l'allongement x de celui-ci dans chacun des cas.

Étape n° 2 : d'après la question a) en déduire la force F de rappel exercée par le ressort sur la masse (F = P = m.g)

Etape n°3 : tracer la courbe représentant F en fonction de l'allongement x.

Étape n°4 : déterminer le coefficient directeur de la droite, égal à la raideur k du ressort. 

En effet F = k.x, la force de rappel est une fonction linéaire de l'allongement x. Le coefficient de proportionnalité est égal à la raideur k du ressort.