Etude des pendules

Cet ensemble mécanique complet permet de faire l’étude d’un pendule simple, d’un pendule de torsion ou de pendules couplés. Il se compose de deux pendules pesant (pouvant être basculé à 90° pour devenir un pendule de torsion), d’un jeu de masses, des fils de torsion et de solides de moment d’inertie facilement calculable. Chaque pendule est équipé d’un capteur optique sans contact pour un mouvement fluide et sans frottement. Le tout est accompagné d’u système d’acquisition et d’un logiciel dédié permettant l’exploitation de données telles que la période du pendule ou l’amplitude des oscillations de celui-ci.

ETUDE DE L’AMORTISSEMENT PAR FROTTEMENT FLUIDE

En engageant un aimant à l’extrémité du pendule, Les courants de Foucault, engendrés par le déplacement de l’aimant devant la plaque, provoquent un amortissement par frottement visqueux. L’aimant peut être placé à différentes distances de la plaque afin de simuler un amortissement plus ou moins fort. Grâce au logiciel, on mesure la période T (curseurs sur l’axe des abscisses) et les amplitudes successives, (curseurs sur l’axe des ordonnées) du pendule. On montre que les amplitudes décroissent suivant une progression géométrique et que le freinage fluide n’influe pas sensiblement sur la période du pendule.

DETERMINATION DE LA CONSTANTE DE TORSION D’UNE TIGE

Un solide de forme géométrique simple (disque, barre), dont il est facile de calculer le moment d’inertie par rapport à un axe, est fixé à l’extrémité du fil de torsion vertical. On fait osciller le solide et on relève sa période T grâce au logiciel du pendule. Grâce à cette période et au moment d’inertie du solide, on peut calculer la constante de torsion de la tige métallique. Différents diamètres de tiges vous sont fournis.

VERIFICATION DE LA PERIODE DES BATTEMENTS

On relie les deux pendules pesants par une tige de torsion, puis on leur impose la même masse m. On libère un pendule dans sa position d’équilibre (c’est le pendule excitateur), on écarte le deuxième de sa position d’équilibre (c’est le pendule résonateur) et on le lâche. On récupère l’intervalle de temps entre deux arrêts successifs de ce deuxième pendule sur le logiciel. Elle représente la période des battements qu’on pourra comparer à la valeur théorique.

SUJETS ABORDES

> Etude du pendule pesant
> Etude de l’amortissement fluide et solide
> Vérification du théorème de Huygens
> Mesure de la constante de torsion d’un fil métallique
> Mesure du moment d’inertie d’un corps
> Etude des pendules sympathiques
> Etude de la résonance

EQUIPEMENT NECESSAIRE

PC nécessaire