CHAPITRE
Plan
1Oscillateurs et énergie
A) Je connais la description du pendule simple
- On appelle pendule simple un système mécanique constitué d’un fil inextensible attaché à un point O à l’extrémité duquel est fixé une boule de petite dimension.
- On appelle période T0 d’un oscillateur non amorti la durée qui s’écoule entre deux passages successifs de l’oscillateur
- par des positions identiques,
- avec des vecteurs vitesses identiques.
- relation entre la période, la longueur du pendule et le champ de pesanteur pour des petites oscillations : T0=2πgL avec :
- T0 la période en s
- L la longueur du pendule en m
- g le champ de pesanteur en m.s-2
- remarque : la période est indépendante de l’amplitude de départ θ0.
- On parle d’isochronisme des petites oscillations.
B) Je sais identifier les transferts d’énergie au cours des oscillations
- Deux forces s’exercent sur la boule du pendule non amorti :
- le poids
- la tension du fil
- La tension ne travaille pas car sa direction est normale au déplacement.
- Dès lors, l’énergie mécanique Em se conserve, par transferts entre l’énergie cinétique Ec et l’énergie potentielle Ep.
- Dans le cas du pendule amorti, les frottements non conservatifs empêchent l’énergie de se conserver.
- Deux forces s’exercent sur la boule du pendule non amorti :
2Mesure du temps et relativité restreinte
A) Je comprends la mesure du temps
- On mesure le temps grâce à des dispositifs appelés horloges.
- Les meilleures horloges actuelles n’utilisent pas la périodicité des oscillateurs, trop imprécise, mais plutôt le rayonnement éléctromagnétique, du césium 133 par exemple.
- Le temps permet de relier vitesse et distance.
- relation entre la vitesse, la distance et le temps : v=Δtd avec :
- v la vitesse en m.s-1
- Δt le temps en s
- d la distance en m
B) Je connais l’invariance de la vitesse de la lumière (le postulat d’Einstein)
- loi de composition des vitesses de Galilée :
- soit un référentiel R′ qui se déplace à v′ par rapport à un référentiel R
- si un objet se déplace à v dans R′, alors il se déplace à v+v′ dans R.
- Cette loi de composition des vitesses n’est pas suivie par la lumière.
- La vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels galiléens.
- C’est le postulat d’Einstein : la lumière a pour vitesse c=3,00×108 m.s-1 dans tous les référentiels galiléens.
- Il ajoute que les lois physiques ne dépendent pas non plus du référentiel d’étude.
C) Comprendre les conséquences du postulat d’Einstein, la théorie de la relativité restreinte
- Ce postulat implique que l’écoulement du temps dépend du référentiel d’étude :
- c’est la théorie de la relativité restreinte, restreinte car elle ne s’applique qu’aux référentiels en mouvement rectiligne uniforme.
- La durée séparant deux évènements dépend donc du référentiel :
- ce phénomène est appelé dilatation des durées.
- Le temps propre Δt0 est la durée séparant deux événements ayant lieu dans un même référentiel galiléen R.
- Cette durée est mesurée par une horloge fixe dans ce référentiel galiléen et proche des deux événements.
- Le temps mesuré Δt′ est la durée séparant deux événements mesurée par une horloge fixe dans un référentiel galiléen R′ en mouvement par rapport au référentiel galiléen R dans lequel on mesure le temps propre.
- Une horloge qui se déplace par rapport à un observateur bat plus lentement qu'une horloge immobile par rapport à cet observateur.
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