L'oscillateur élastique horizontal

L'objectif de cette étude est la détermination qualitative et quantitative des paramètres ayant une influence sur la période des oscillations d'un "pendule élastique" horizontal en l'absence de tout frottement (support ou résistance de l'air).

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.

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_elas.ip

2- Le schéma proposé représente un oscillateur horizontal formé d'un objet reposant sans frottement sur un plan, relié à l'extrémité d'un ressort. Le programme calcule pas à pas les grandeurs vitesse et position à partir de l'équation différentielle du mouvement (Voir la méthode d'Euler), l'utilisateur fixant les conditions initiales (vitesse et position 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 trois forces, la tension du ressort qui est proportionnelle à l'élongation du ressort mais toujours de signe contraire, la réaction du support qui est normale à ce dernier en l'absence de frottement 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 élastique horizontal ( 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 forces selon la position de (A). Trouver la position de repos du système en fixant la valeur de l'abscisse initiale à t = 0. Noter la définition de l'élongation.

2. Observer le diagramme [2] : que signifie-t-il ? Quel est le paramètre qui est ainsi visualisé ? Décrire les opérations de calcul qui permettent l'affichage de ce graphe.

3. Observer le diagramme [1] : les opérations du calcul précédent permettent-elles l'affichage de ce graphe ? Donner une méthode de mesure de la période de la courbe visualisée.

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