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Chapitre 6: Forces et mouvement
On cherche à comprendre si la force de frottement que subit un solide plongé dans un fluide
dépend de la vitesse de déplacement du solide dans le fluide
Doc1 Etude de la chute d'une bille dans la
Timm
glycérine
de pl
Apels op
de gly
e
O
occupées par
Osoba
on frectie
La
la heille
Masse en g
Vitesse en
pintage des A
3.0
30 x 10
Activité 3: Une force de frottement
dépend elle de la vitesse de
déplacement du solide dans le fluide ?
cencicistiques
dame de la billed-15
de la
le but obtempor
post-75-
-25-
-50-
6.0
74 x 10
1- Commenter f'allure de la courbe du doct.
-100-
-125
-150-
-175-
-200
as
Doc2 Vitesse de la bille en fonction de sa masse:
On réitère r'expérience décrite dans le document 1 en modifiant la masse de la bille. Les
autres paramètres sont inchangés. On mesure à chaque fois la vitesse atteinte par la bille
dans la deuxième partie de la courbe. On obtient les résultats suivants:
4.7
10
13
15
19 x 10
To-138x1²x
-JOWON
23
20
24 x 10
a Que peut-on dire de la vitesse de la bille dans la deuxième partie de la
courbe ?
b- Relever sa valeur et compléter le tableau du doc 2.
2- Faire le bilan des forces s'exerçant sur la bille
Données: masse volumique de la glycérine p-1.26 x 10 kg m-3
Poussée d'Archimède en N: mA P x V x g avec pe la masse volumique du
fluide en kg.m³, Vu le volume de la bille en m² et g rintensité de pesanteur g -9.8
m.s
Lycée Saint Joseph Pierre Rouge-chapitre 6-Activité 3: force de frottement et vitesse
i
3- Que peut on dire de la somme des forces s'exerçant sur la bille dans la deuxième
partie du graphique ?
4- Montrer, dans le cas de la bille du doc1, que l'on peut négliger la poussée d'Archimède
devant le poids de la bille. On supposera que cela reste vrai pour chaque lâcher de
bille, tout au long de la deuxième partie de la courbe.
5- Déduire des deux précédentes questions rexpression de la force de frottement fluide
s'exerçant sur la bille. La calculer pour chacune des billes du doc 2 à faide d'un tableur
grapheur
6- Etudier graphiquement influence de la vitesse de la bille sur la valeur de la force de
frottement fluide, dans le cadre de cette expérience.
7- Conclure en répondant à la problématique.
35

Sagot :

Réponse :Pour comprendre si la force de frottement subie par un solide plongé dans un fluide dépend de sa vitesse de déplacement, examinons les différentes questions posées dans l'énoncé.

Commenter l'allure de la courbe du doc. 1:

Analysez la courbe de la vitesse en fonction du temps pour la chute de la bille dans la glycérine.

Identifiez les différentes phases de la courbe et discutez de l'allure générale.

Vitesse de la bille en fonction de sa masse (Doc. 2):

a. Que peut-on dire de la vitesse de la bille dans la deuxième partie de la courbe ?

Analysez la relation entre la masse de la bille et sa vitesse dans la deuxième partie de la courbe.

b. Relever sa valeur et compléter le tableau du doc 2.

Extrayez les valeurs pertinentes de la courbe et complétez le tableau.

Bilan des forces s'exerçant sur la bille:

Identifiez et discutez les forces agissant sur la bille, notamment la poussée d'Archimède, le poids et la force de frottement fluide.

Négliger la poussée d'Archimède:

Montrez que la poussée d'Archimède peut être négligée par rapport au poids de la bille dans le cas de la chute décrite dans le doc. 1.

Expression de la force de frottement fluide:

Déduisez une expression de la force de frottement fluide en fonction des paramètres pertinents.

Calculez cette force pour chaque bille du doc 2 à l'aide d'un tableur ou d'un logiciel de graphique.

Influence de la vitesse sur la force de frottement:

Étudiez graphiquement l'influence de la vitesse de la bille sur la valeur de la force de frottement fluide en utilisant les données du doc. 2.

Conclusion:

Répondez à la problématique en synthétisant les observations et les résultats obtenus.

Concluez sur la dépendance ou l'indépendance de la force de frottement fluide par rapport à la vitesse de déplacement du solide dans le fluide.

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