Oscillateur mécanique avec table à digitaliser

Oscillateur mécanique avec table à digitaliser

I - Objectifs

montrer que le vecteur accélération est toujours dirigé vers la position d'équilibre,

étudier l'élongation en fonction du temps, les énergies etc ...

II - Matériel expérimental

Table à digitaliser et mobile sur coussin d'air muni du stylet à digitaliser,

mobile pris entre deux ressorts sur table horizontale en prenant soin de faire en sorte que le mouvementse fasse selon l'une des directions de la table (X ou Y)

III - Acquisition

Configurer la table :

Préparation Table type SUMMASKETCH II et rythme selon modèle (SORED 100-40-20-1).

Paramétrage :

Préparation Paramètres nombre de points 100

temps de mesure en s : 4 (selon ressort et nb d'oscillations)

recentrage N

Mettre le mobile en oscillations et lancer l'acquisition Acquisition Lancement

On obtient l'enregistrement des positions au cours du temps superposition de plusieurs oscilaltions.

IV - Vecteur accélération

On souhaite montrer le vecteur accélération sur une oscillation : il faut donc tronquer l'enregistrement.

Commencer par faire la représentation X(t) pour sélectionner un intervalle correspondant à une oscillation :

Représentation Grandeurs Axes mettre T en X et DX en Y

Traitement Intervalle Courbe partielle pointer les deux extrémités pour une oscillation.

Retour au mode position plan XY

Représentation Grandeurs Axes mettre DX en X et DY en Y

On peut éventuellement recadrer les abscisses par choix de l'échelle

Représentation Grandeurs Echelles choisir pour DX les valeurs adaptées à l'enregistrement.

Tracé des vecteurs accélérations

Traitement Vecteurs Rectangulaires cliquer sur le point désiré

V - Etude de l'élongation

Reprendre la représentation X(t) en courbe entière.

A partir de cette représentation, repérer à l'aide de l'outil pointeur, l'abscisse de la position d'équilibre Xo.

Définir l'élongation par une nouvelle grandeur DDX (par ex) :

Représentation Grandeurs Définition

nom : DDX expression : DX - Xo (valeur numérique de Xo) unité : m

faire représenter DDX en fonction de temps.

Mesurer la période T et déterminer la constante de raideur k connaisant la masse du mobile.

VI - Etude des énergies

Il s'agit de définir de nouvelles grandeurs : Représentation Grandeurs Définition

énergie cinétique Ek = 0.5 * m *VX*VX

énergie potentielle Ep = 0.5 * k * DDX*DDX

énergie mécanique Em = Ep + Ek

et faire tracer les graphes de ces trois grandeurs en fonction du temps.

Le groupe académique Sciences-Physiques et Informatique