Travaux Pratiques de Physique

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             Questions d’examens – Labos A-B-C


1. Vous disposez d’un oscilloscope, d’une source de tension alternative (V1-2) et d’une
   résistance R2 connue. Mesurez la résistance R3.

   Montage des 2 résistances en séries. On va mesurer le voltage de la résistance R2 en plaçant
   l’oscilloscope en parallèle avec.
              V(R2) = R2.I          V(R3) = R3.I
   Connaissant V(R2) grâce à la mesure de l’oscilloscope, on peut calculer I. On mesure ensuite V(R3) et
   on peut donc connaître R3.

2. A partir d’une tension alternative V1-2, montrez le redressement à une et deux
   alternances. Dessinez ces 3 tensions sur papier millimétrique avec les mêmes échelles.
   Donnez les échelles utilisées. Expliquez.

   Le montage du circuit se fait grâce à des diodes (qui laissent passer le courant seulement dans un sens)
   On utilise les 2 canaux pour mesurer V1-2 et V(R1). On met les 2 sélecteurs sur GND et on règle la
   barre « 0 » au milieu. Ensuite, les placer sur DC et observer les signaux avec la même sensibilité
   VOLTS/DIV. Idem avec la diode à deux alternances.

3. Mesurez l’amplitude et la fréquence des signaux carrés que vous disposez. Justifiez
   l’observation sur l’oscilloscope en fonction des commutateurs TRIG AUTO, NORM
   et SLOPE + ou -.

   Régler les positions à l’aide des boutons sélecteurs. Mesurer ensuite V, T et 1/T.

4. A l’aide de deux oscillateurs, réalisez des battements. Mesurez la fréquence des
   oscillateurs ainsi que celles des battements. Expliquez les résultats trouvés.

   Oscillateur A : T(A) et puis « mu(A) » (on mesure avec l’entrée seule)
   Oscillateur B : Idem avec B1 et B2 (on mesure avec l’entrée seule)
   Avec les deux entrées ensembles, on mesure les battements avec « mu » et T.
   Et puis « mu » mesuré : « mu(bat) = « mu(A) » - « mu(B) »

5. Déterminez la résultante de deux forces parallèles et vérifiez par calcul.

   Monter la tige avec des trous au centre de l’espace de montage et placer 2 poulies du même coté.
   Grâce à la notion d’équilibre de translation, calculer Fc.
   Distance AB
   Masse en A déterminée arbitrairement
   Masse en B = MA/2
   FA = MA.g
   Idem pour B.
   FA + FB + FC = 0
   FC par rapport à A : FC = AB.FB/Mtot = distance
   Placer une poulie à cette hauteur avec le poids déterminé auparavant.

6. Mettez en évidence la résultante de deux forces antiparallèles et vérifiez-là
   mathématiquement.

   Idem que pour le point 5.
7. Réalisez un équilibre de rotation reprenant 4 forces et vérifiez l’équation d’équilibre.

   A l’aide de 4 poulies, placez des poids aléatoirement. La distance pour le calcul du moment se fait en
   prenant le prolongement de la force et perpendiculairement au rayon.
   Calcul des distances OA, OB, OC et OD et des forces correspondantes (multiplier par g).
   Calcul des moments positifs et des moments négatifs séparément.
   Somme des moments = dOA.FOA + dOB.FOB (si OA, OB >0)
   Calcul de deltaM (proche de « 0 »).

8. Représentez un avant-bras soulevant un poids à l’horizontale. Déterminez les
   conditions d’équilibres.

   Poser le manchon de gauche entre 4 et 8 cm de la barre et celui de droite entre 10 et 15 cm. On
   détermine la position du centre de gravité grâce à la noix orientable.


                                                  .

                                                  c.g.
   Noter sa position. Ensuite, fixer la noix à l’extrémité droite de la tige (bien au centre). On fixe ensuite la
   petite tige sur le montant droit avec le dynamomètre attacher à elle.
   Pour la vérification des conditions d’équilibre, il y a 4 forces à noter :
   - le poids de la barre
   - le poids de la masse
   - la traction du dynamomètre
   - Une force notée « F0 » fixée sur le point de rotation et qui assure l’équilibre de translation (dirigée
        vers le bas et vers la gauche).

9. Etudiez la décharge de C1 à travers R(V). Portez vos résultats sur papier millimétré et
   semi-logarithmique. Justifiez l’allure de la courbe. Déduisez la valeur C1 et comparez
   à la valeur théorique.

   Il faut mesurer la tension V aux bornes du condensateur en fonction du temps (12 points de mesures).
   (je pense du moins que c’est cette expérience : je ne suis cependant pas sur à 100%)

10. Réalisez les montages de 2 résistances en série et en parallèles et vérifiez la loi de
    groupement à l’aide d’un voltmètre et d’un ampèremètre.

   R = V/I

   En série : R(tot) = R1 + R2
   Brancher l’ampèremètre en série pour calculer I. On place V en // de chaque résistances pour le
   calculer. On peut trouver ainsi les R de chaque résistances.
   En // : 1/R(tot) = 1/R1 + 1/R2
   On place cette fois-ci le voltmètre en // à tout et l’ampèremètre en série face à chacune des résistances.

11. Réaliser les 3 montages possibles avec un rhéostat à curseur et un récepteur.
    Commentez l’utilité de chaque montage.



                                                                      C
12. Déterminez la puissance d’une lentille par deux méthodes précises.

   La puissance d’une lentille est déterminée par : pi = 1/f.
   Comme f = pp’/p+p’, en connaissant la distance entre l’objet et la lentille et entre la lentille et l’objet,
   on peut déterminer f et donc pi.

   Un système de 2 lentilles très minces et juxtaposées est équivalent à une seule lentille dont la puissance
   est égale à la somme algébrique des 2 lentilles :
   pi = pi1 + pi2
   En connaissant la distance focale d’une lentille et de l’ensemble, on peut calculer la puissance de l’autre
   lentille.

13. Effectuez le montage d’un microscope à l’aide de deux lentilles de 12 à 16 dioptries.


             12 dioptrie                                          16 dioptries



   Objet         L1                                                   L2



                                                        Image
           P>F                  P’>>>>>F                        P=F

   L’objet doit être légèrement placé avant la distance focale de L1 de telle façon à ce que l’image soit
   réelle et de dimensions plusieurs fois supérieure à celle de l’objet. La distance à laquelle se forme
   l’image doit se former l’image est connue par l’écran que l’on place la où l’image est la plus nette.
   Celle-ci doit néanmoins se former loin de L1. La lentille L2 sera placée de telle façon à ce que sa
   distance avec l’image corresponde à sa distance focale.


14. Déterminez la valeur moyenne de la distance focale d’un miroir concave par trois
    méthodes différentes. En déduire l’erreur relative maximum.

   -   On cherche l’image d’un objet très éloigné avec l’écran. Comme p = +- infini, p’ = +- f.
   -   Par application de la formule « 1/f = 1/p + 1/p’ ». On place par exemple le chiffre 1 assez loin du
       miroir et on cherche la position de l’image avec l’écran. On fera 3 mesures afin d’obtenir une
       certaine précision.
   -   Si p = p’, la distance miroir-objet et miroir-image est égale et f = p’/2. On déplace le miroir jusqu’à
       ce que une image se forme sur le boîtier de la source lumineuse. Cette distance entre le miroir et
       l’image est divisée par 2 pour obtenir la distance focale.

15. Etablissez le diagramme d’énergie potentielle d’interaction entre un aimant et un
    chariot aimanté à l’aide de 5 points de mesures.

   Avant tout, mesurez l’horizontalité du rail. Placer ensuite la cellule à +- 60 cm de l’aimant fixe.
   L’énergie cinétique est nulle et l’énergie potentielle est maximale. Quand le chariot passera à la hauteur
   de la cellule, on pourra dire que l’énergie potentielle est nulle et l’énergie cinétique est maximale. On
   calcule l’énergie cinétique à ce point et on peut donc trouver l’énergie potentielle au départ.
   Ec (cellule) = Ep (repos) = Energie max
   On détermine 5 points (entre 15 et 23 cm) et on fait plusieurs mesures pour obtenir un T moyen par
   position.
   Ec = m.v²/2 = m.(0.100/t)²/2 et Ep = Ec

16. A l’aide d’un ressort, déterminez la force exercée par un aimant pour différentes
    positions du chariot aimanté posé sur un rail à coussin d’air.

   Il faut avant tout déterminer « k » du ressort par la formule « k/m = 4pi²/T² » où T est la période
   d’oscillation calculée en déterminant le temps nécessaire à plusieurs « aller-retour » du ressort.
   F = k.deltal
   K est donc connu et deltal se mesure avec la différence entre la distance au repos du ressort et en
   différentes positions avec le chariot attaché et à proximité de l’aimant.

17. MRUA – Rail horizontal
    Vérifiez la loi des espaces et des vitesses du chariot soumis à une force constante. A
    partir de vos mesures, déterminez l’accélération. Comparez cette valeur à la valeur
    théorique de l’accélération que dois subir le mobile.

   (Mode T du boîtier électronique).
   3 mesures du temps à 10, 40 et 90 cm (plusieurs fois pour un t moyen)
   x = at²/2         v = at
   (Mode DeltaT au boîtier électronique)
   3 mesures du temps à 10, 40 et 90 cm (plusieurs fois pour un deltat moyen)
   L’accélération théorique se calcule par F = Ma
   m’g = (m + m’) a          (m = masse du chariot et m’ = masse pour l’accélération)

18. MRUA – Rail horizontal
    Vérifiez la loi des espaces et des vitesses du chariot soumis à une force constante. A
    partir de vos mesures, déterminez l’accélération. Recommencez les mesures pour une
    autre force constante. Comparez ces résultats.

   ( ! : ajouter une masse de 0.010kg sur le chariot que l’on placera pour la force accélératrice pour la 2 ème
   mesure)
   (Mode T du boîtier électronique).
   3 mesures du temps à 10, 40 et 90 cm (plusieurs fois pour un t moyen)
   x = at²/2          v = at
   (Mode DeltaT au boîtier électronique)
   3 mesures du temps à 10, 40 et 90 cm (plusieurs fois pour un deltat moyen)
   Idem avec la 2ème démonstration

				
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