TP3P : ETUDE DE 2 FORCES : LA TENSION D UNE RESSORT ET LA POUSSEE D ARCHIMEDE

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1 TP3P : ETUDE DE 2 FORCES : LA TENSION D UNE RESSORT ET LA POUSSEE D ARCHIMEDE I) Objectifs Définir un système. Préciser le référentiel. Faire un bilan des forces agissant sur un système. Tracer un graphique. Relier l'allongement d'un ressort à la force qui s'exerce sur son extrémité. Mettre en évidence la poussée d'archimède subie par un solide immergé dans l'eau. II) Matériel Potence, dynamomètre à ressort de 1 N, boite de masses marquées, éprouvette graduée de 100 ou 250 ml, règle, papier millimétré. III) Référentiel et système d étude - Le référentiel d'étude : - Le système étudié : IV) Etude de la tension d un ressort ou force de rappel (notée par T) 1) Manipulation Un dynamomètre est constitué d'un ressort. Si l on tire sur un ressort, celui-ci se déforme et revient à sa position initiale quand on le lâche. Le ressort subit une déformation élastique..suspendre le dynamomètre à la potence. Mesurer la longueur «à vide» l 0 du ressort (tout le ressort sans les extrémités!). Noter l 0. l 0 = Accrocher une masse marquée m à son autre extrémité. Mesurer la longueur l du ressort (sans les extrémités) quand la masse est immobile. Répéter l'opération avec plusieurs masses marquées en complétant le tableau de mesures ci-dessous. Ne pas dépasser 100 g! On prendra g = 9,80 N * kg -1. Mesures Masse m (g) Longueur l (cm) Poids P (N) Calculs Allongement du ressort l = l - l 0 (cm) - 1/4 MARTIN Lycée Français de Djibouti 0910

2 P2P : force, travail et énergie 1èreS Chapitre 3P /TP3P 2) Questions 1. Faire l'inventaire des forces s'exerçant sur le système {masse marquée} lorsqu'elle est immobile. Que peut-on dire de la somme vectorielle de ces forces? Et pour leurs intensités? 2. Tracer le graphe représentant les variations de T en fonction de l'allongement l = l - l0 T= f ( l) 3. En déduire une fonction mathématique modélisant les variations de T en fonction de l (en littéral et en numérique). 4. En déduire la valeur de la constante de raideur notée k caractéristique du ressort étudié. Préciser ses unités 5. Donner les 4 caractéristiques du vecteur force de rappel du ressort. V) Sur les traces d Archimède Mise en évidence de la poussée D Archimède (notée FA ou Π) 1) Manipulation Voir schéma ci-contre. Etude à faire avec le dynamomètre 1N. A l aide d'un dynamomètre, peser dans l'air les 3 masses proposées dans le tableau et compléter ce tableau de mesures. A l aide d'un dynamomètre, peser ces 3 mêmes masses marquées lorsqu elles sont totalement immergées dans l'eau sans être en contact avec les parois du récipient. Essayer de ne pas trop immerger le fil et le crochet du dynamomètre! Mesurer également les volumes d'eau déplacés lors de l immersion totale du solide. Masses (g) : Poids mesuré dans l air (N) : Poids mesuré dans l eau (N) : Volume d eau déplacé (ml) : /4 90 MARTIN Lycée Français de Djibouti 0910

3 2) Questions 1. Montrer d après l expérience précédente que quand l'objet est immergé dans l'eau, il subit une nouvelle action appelée poussée d'archimède. Calculer la valeur de la poussée d Archimède expérimentale pour chacune des 3 masses. 2. Donner l expression du poids du volume d'eau déplacé lors de l'immersion de l'objet (utiliser la masse volumique du liquide). Calculer les 3 intensités de ce poids sachant que la masse volumique de l eau est µ EAU =1000 g/l. 3. Comparer les résultats des questions 1 et 2. En déduire l expression littérale de la poussée d Archimède. 4. Exprimer par une phrase le théorème d Archimède ainsi vérifié. 5. Quelle est la relation vectorielle existant entre les vecteurs forces s exerçant sur le système «masse marquée immergée». 6. Quelle est la relation littérale existant entre les intensités de ces forces. 7. Donner les 4 caractéristiques du vecteur force associé à la poussée d Archimède. - 3/4 MARTIN Lycée Français de Djibouti 0910

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5 TP3P/FICHE MATERIEL : ETUDE DE 2 FORCES : LA TENSION D UNE RESSORT ET LA POUSSEE D ARCHIMEDE Paillasse élèves : x 9 postes - 1 Potence + 1 noix + 1 pince - 1 Boite de masse marquée - 1 dynamomètre à ressort 1N - 1 éprouvette graduée 100 ml - 1 règle - Papier millimétré Paillasse Prof - Sopalin - Vidéoprojecteur + ordinateur + écran - 5/4 MARTIN Lycée Français de Djibouti 0910