2. Un pendule dans un champ magnétique
Pour vérifier l’influence de l’intensité de la pesanteur sur la période d’un pendule
simple, il est difficile d’envisager de se déplacer sur une autre planète
En revanche, il est relativement simple de placer un pendule, constitué d’un fil et
d’une bille en acier, à l’intérieur d’un dispositif créant un champ magnétique uniforme
dans une zone suffisamment large pour englober la totalité de la trajectoire de la bille
du pendule pendant ses oscillations. Ce dispositif peut être constitué par des bobines
de Helmholtz.
Bobines de Helmholtz
Lorsque l’axe des bobines est vertical, le passage du courant électrique crée un
champ magnétique uniforme vertical dans la zone cylindrique située entre les deux
bobines. Une bille en acier située dans cette zone est soumise à une force
magnétique verticale.
2.1. Expliquer pourquoi ce dispositif expérimental permet de simuler une variation
de l’intensité de la pesanteur.
2.2. Comment doit être orientée la force magnétique exercée sur la bille pour
simuler un accroissement de la pesanteur ? Justifier.
2.3. Comment peut-on simuler un affaiblissement de l’intensité de la pesanteur ?
2.4. Si le dispositif a été correctement installé pour simuler un accroissement de la
pesanteur, comment cela se traduit-il sur l’évolution de la période du
pendule ? Justifier.
2.5. Le système utilisé ne permet pas de simuler une forte variation de la
pesanteur mais il permet cependant de constater une variation de la période, à
condition de choisir un protocole optimisant la précision de la mesure.
2.5.1. Proposer une méthode expérimentale pour obtenir une mesure la plus
précise possible de la période.
2.5.2. Dans le cas d’un pendule de longueur 0,50 m, on mesure une période
de 1,5 s lorsque les bobines sont parcourues par un courant électrique.
2.5.2.1. Le dispositif simule-t-il un accroissement ou une diminution de
la pesanteur ? Expliquer.
2.5.2.2. Déterminer la valeur de l’intensité de la pesanteur apparente.
Juste par curiosité, qui peut expliquer comment le dispositif des bobines de Helmoltz de la 2e partie l'exercice 2 peut créer une force verticale sur la bille ?
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