L'oscillateur "pendule simple"

L'objectif de cette étude est la détermination qualitative et quantitative des paramètres ayant une influence sur la période des oscillations d'un "pendule simple".

Une étude préliminaire permet de détailler le modèle utilisé (forces et conditions)

Une étude complémentaire permet une visualisation de la périodicité des échanges d'énergie pendant ce mouvement et introduit les frottements par la dissipation d'énergie (résistance de l'air).

Le dispositif de simulation

1- Réduire la fenêtre actuelle à 1/3 d'écran (à gauche) puis charger le fichier Interactive physique dans les 2/3 restants.
Os_pend.ip

2- Le schéma proposé représente un oscillateur pendulaire formé d'un objet ponctuel relié à l'extrémité d'un fil inextensible. Le programme calcule pas à pas les grandeurs vitesse et position angulaire à partir de l'équation différentielle du mouvement (Voir la méthode d'Euler), l'utilisateur fixant les conditions initiales (vitesse et position angulaire à la date t = 0). Certains paramètres sont modifiables en utilisant les potentiomètres réglables qui sont affichés.

3- Dans le cas étudié, les choix préexistants utilisent le modèle suivant : dans le référentiel terrestre (supposé galiléen pendant la durée de l'expérience) l'objet (A) est soumis à deux forces, la tension du fil toujours dirigée selon le fil et orientée vers le point d'attache fixe et la force de pesanteur qui est constante.La loi de Newton permet de connaître à chaque instant l'accélération de (A).

Une fiche-réponse à compléter est disponible.

Fiche réponse (après l'avoir téléchargée, vous devrez l'imprimer)

L'oscillateur "pendule simple" ( I )

L'objectif de l'activité

Une étude préliminaire permet de détailler le modèle utilisé (forces et conditions)

Travail préliminaire sur le modèle 

1. Lancer la simulation (bouton Exec) : compléter le schéma dans le compte-rendu en représentant les vecteurs force selon la position de (A). Trouver la position de repos du système en fixant la valeur de l'abscisse angulaire initiale à 0. Noter la définition de l'élongation angulaire.

2. Observer le schéma "animé" : que représente le vecteur dessiné en vert?

3. Observer le diagramme [1] : indiquer une méthode de mesure de la période de la courbe visualisée.

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