Un pendule simple est constitué d'un fil inextensible de masse négligeable
auquel est accroché un objet. Ce dispositif est utilisé dans le tronc commun
de physique ce qui permet à chaque élève de se questionner et d'émettre des
hypothèses sur les paramètres pouvant jouer un rôle dans le phénomène.
Dans notre cas nous utilisons un pendule commun à tous les élèves que nous allons
partager pour des études quantitatives, ce pendule sera couplé à une
interface pour visualiser une représentation temps réel du phénomène
observé.
Un
pendule comporte une tige, des masses coulissantes, un support et un capteur
de position (potentiomètre rotatif alimenté par l'interface).Avec l'interface,
l'interrupteur REF (face avant) doit être positionné sur 'réf 0 V'. Relier la
fiche DIN 5 broches en provenance de Pendulor à la prise A, ce qui assure l'alimentation
sous 5 V du potentiomètre, en même temps que la mesure
analogique d'angle sur son curseur. Bien s'assurer de l'horizontalité du
socle du pendule, positionner et maintenir sa tige verticalement (position d'équilibre),
et tourner en même temps le disque sombre muni d'une fente (situé à la base
de l'axe de rotation) de façon à amener le spot de l'écran d'acquisition exactement
à 2,5 V (c'est-à-dire au demi calibre).Vérifier en déplaçant la tige de part
et d'autre de sa position d'équilibre que la mesure courante de l'angle est
correcte.
On peut faire varier la masse et la longueur du pendule
facilement, nous avons vu déjà dans le tronc commun l'influence de la longueur
du pendule sur sa période, nous allons essayer de quantifier la période en
fonction de la longueur du pendule.
Pour ça le pendule sera partagé en réseau se qui
permettra à chaque groupe de faire des mesures de période. Pour ça nous
utilisons ORPHYNET logiciel d'acquisition en réseau sur réseau IP.
Installer un pendule sur un orphy GTS par exemple et
relier le à un machine du réseau que l'on nomme "serveur d'Orphy",
dans l'exemple cette machine à un nom de réseau 511P5 et un numéro IP fixe.
Lancer ORPHYNET serveur pour voir apparaître l'ensemble des entrées à
partager.
En sélectionnant u<- g on peut définir la fonction de
transfert des différents capteurs branchés sur les entrées. Pour le pendule
-2,5 V ==> -175° et 2,5 V ===> +175°
Le serveur de données est prêt à recevoir ses
"clients". C'est à dire chaque poste élève qui se connectera au
serveur de données à
travers un logiciel client.
Se connecter sur 511P5 et choisir le dispositif à
étudier
Choisir graphe: les données sont là en temps réel
tout en observant le dispositif expérimental distant.
Le dispositif est prêt pour les mesures.
Manipulation
L'objectif est de faire varier la longueur du pendule et d'enregistrer les
oscillations pour mesure une "période" si le mouvement est
périodique, on limitera les frottements au maximum en enlevant la voile pour
éviter les phénomènes d'amortissement. Pour chaque valeur de longueur, on
fera l'acquisition sur quelques secondes en privilégiant l'observation des
petites oscillations. Avec les mesures d'angle en fonction
du temps on mesure la période des oscillations dans Regressi, un tableau de
chaque période est ensuite créé dans Regressi pour chaque longueur de pendule
enregistrée. On fait ensuite tracer T= f(L) puis calculer T2 par le
tableur et
tracer T2=F(L).
Tableau de mesures
Calcul de la masse du globe terrestre
T2 = k*L , on trouve une valeur de k= 4,2 soit 4PI2/g
d'où g expérimental égal à 9,4 m.s-2
Newton (1642 -1727) a exprimé la loi d'attraction
gravitationnelle des masses. La mesure de la force d'attraction d'un pendule de
torsion a permis à
Cavendish
de déterminer la valeur de G.
G = 6,67.10-11 N.m-2.kg-2
En utilisant la formule de la loi de Newton appliquée à un objet de
masse m se trouvant à la surface du globe terrestre de rayon Rt et de
masse Mt, Cavendish a pu déterminer la masse du globe terrestre :
.
(1)
Le rayon du globe terrestre est d'environ 6370 km soit 6,37.106 m
et g mesuré avec le pendule de 9,4 m.s-2
de (1), on tire Mt = g*Rt2/G soit masse de la terre 5,8.1024
kg.
Un
pendule comporte une tige, des masses coulissantes, un support et un capteur
de position (potentiomètre rotatif alimenté par l'interface).Avec l'interface,
l'interrupteur REF (face avant) doit être positionné sur 'réf 0 V'. Relier la
fiche DIN 5 broches en provenance de Pendulor à la prise A, ce qui assure l'alimentation
sous 5 V du potentiomètre, en même temps que la mesure
analogique d'angle sur son curseur. Bien s'assurer de l'horizontalité du
socle du pendule, positionner et maintenir sa tige verticalement (position d'équilibre),
et tourner en même temps le disque sombre muni d'une fente (situé à la base
de l'axe de rotation) de façon à amener le spot de l'écran d'acquisition exactement
à 2,5 V (c'est-à-dire au demi calibre).Vérifier en déplaçant la tige de part
et d'autre de sa position d'équilibre que la mesure courante de l'angle est
correcte. 
![[F=mg=G*m*Mt/Rt^2 et donc g=G*Mt/Rt^2]](c0exre4xf7.gif){kind=small}
.
(1)