Mouvement Vertical  Vers le Bas


La masse de l'objet change brusquement au cours du mouvement


1.But de l'étude

On étudie le mouvement d'un objet se déplaçant verticalement vers le bas sous l'action de son poids et d'une force verticale vers le haut de valeur un peu inférieure à son poids. L'objet est prévu pour se délester d'une surcharge après avoir parcouru vers le bas une distance de l'ordre de 30 cm. Le poids de l'objet devient alors un peu inférieur à la valeur de la force constante qui s'exerce toujours vers le haut et dont l'intensité n'a pas changé. Le mouvement uniformément varié qui était initialement accéléré devient brusquement un mouvement uniformément varié ralenti.

2.Dispositif expérimental

On utilise le dispositif permettant d'obtenir un mouvement vertical.

On se munit d'une balle sur laquelle un anneau est maintenu par deux fils de 30 cm de longueur environ dont les extrémités supérieures sont fixées en haut du dispositif. On prendra par exemple une balle de masse m1 = 156 g et une surcharge torique de masse m2 = 70 g.

On règle le dispositif pour obtenir une force un peu inférieure au poids de l'ensemble par exemple ici une force de valeur F = 1,7 newtons.







3.Courbe obtenue

L'objet descend, sa masse vaut 226 grammes au cours de la première phase puis 156 grammes au cours de la seconde phase.

On peut calculer la valeur de la force F pour chaque phase du mouvement en utilisant la deuxième loi de Newton.

Pour les deux phases avec ay accélération algébrique on obtient: F = m(g +ay ). L'accélération est obtenue en effectuant une regression quadratique dont les résultats sont affichés dans le graphique ci-dessus.

Première phase: F = 0,226x(9,81 - 2x1,10) = 1,72 N.

Deuxième phase: F = 0,156x(9,81 + 2x0,744) = 1,76 N.

On constate que la différence entre les deux valeurs de F est de l'ordre de 2%.

Voir aussi expérience avec déplacement vertical vers le haut