Mesure du temps et oscillateur 
Temps et relativité restreinte

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : L'épreuve orale
Type : Sujet d'oral | Année : 2012 | Académie : Inédit
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Mesure du temps et oscillateur
Temps et relativité restreinte

Oral

Corrigé

61

pchT_1200_00_51C

Sujet d’oral no 6

1 Restituer des connaissances

1. Donner le postulat d’Einstein.

2. Définir le temps propre.

2 Extraire et exploiter des informations,
pratiquer une démarche expérimentale


Voici un extrait de protocole expérimental :

Un pendule pesant est constitué d’un solide pouvant osciller autour d’un axe fixe de part et d’autre de sa position d’équilibre sous l’action de son poids.

Nous étudierons plus particulièrement le pendule simple : il est constitué d’une masse ponctuelle suspendue à un fil de longueur L long et inextensible.

Écarté de sa position d’équilibre le pendule va osciller librement entre 2 positions.

On définit alors :

L’écart angulaire θ et l’amplitude maximale θm.

1. À quelles forces est soumis ce point matériel ?

On effectue un enregistrement vidéo de ce mouvement et on fait tracer θ =f(t).

2. Pour différentes valeurs de L, on obtient les courbes suivantes (schéma ci-dessous). Que peut-on en déduire ?


3. Comment mettre en évidence expérimentalement l’influence de la valeur de m sur la période du pendule ?

4. Pourquoi l’amplitude des oscillations finit-elle par diminuer ? ­Comment s’appelle ce phénomène ?

Corrigé

Présentation

11. La vitesse de la lumière est la même dans tous les référentiels galiléens.

2. Le temps propre d’une particule est le temps mesuré dans le référentiel où la particule est immobile.


21. Le point matériel est soumis à son poids P, la tension du fil Tet à une force de frottement fqui s’oppose au déplacement.

2. D’après les courbes, on peut voir que la période des oscillations dépend de la longueur du pendule. Plus le pendule est long, plus la période est grande.

3. Pour vérifier expérimentalement ­l’influence de la masse m sur la période des oscillations, il faudrait mesurer cette période pour différentes valeurs de m.

4. À cause des frottements, l’amplitude des oscillations diminue.

C’est le phénomène d’amortissement.

Entretien

Les questions de l’exercice peuvent être prolongées par ces questions ­complémentaires.

> Historiquement, à quelle époque situez-vous la découverte de la relativité restreinte ?

Au début du xxe siècle (1905 précisément).

> Comment mesure-t-on la période des oscillations d’un pendule simple avec un chronomètre ?

On déclenche le chronomètre lorsque le pendule passe par sa position d’équilibre. On mesure alors la durée de plusieurs oscillations pour minimiser les incertitudes de mesure.

> Quelles sont actuellement les horloges utilisées pour mesurer le temps le plus précisément possible ?

Les horloges atomiques.