Pendule
La période dépend de la longueur et de la gravité, pas de la masse, et (presque) pas de l'amplitude.
Juste le résultat ? Formules de physique
Angle en fonction du temps
Mesures
Ce qui se passe
La gravité crée un couple de rappel proportionnel à sin(θ). Pour de petits angles, sin(θ) ≈ θ, ce qui donne un mouvement harmonique simple de période T = 2π√(L/g). Avec un grand angle de départ, la période mesurée est un peu plus longue que celle de la formule des petits angles. Doubler la longueur ne double pas la période : cela la multiplie par √2, car T augmente avec la racine carrée de L.
Lycée (physique-chimie) : oscillateurs, pendule simple et énergie mécanique. Collège : mesure d'une durée et répétition des mesures.
Défi
Prédis d'abord : pour doubler la période, de combien faut-il allonger le fil ? Vérifie en mesurant avec deux longueurs.
Le fil doit être quatre fois plus long : T augmente avec √L, donc doubler la période demande 4× la longueur.
Questions fréquentes
- La masse change-t-elle la période du pendule ?
- Non. Une masse plus grande demande plus de force pour accélérer, mais la pesanteur la tire exactement dans la même proportion : T = 2π√(L/g) ne dépend pas de la masse.
- Pourquoi la période est-elle plus longue aux grands angles ?
- La formule utilise sin θ ≈ θ, valable seulement pour les petits angles. Aux grands angles, la force de rappel est plus faible que prévu et chaque oscillation dure un peu plus : environ 3 % de plus à 40°.
- Quelle longueur pour une période de 2 s ?
- L = g(T/2π)², donc sur Terre L = 9,81 × (2/2π)² ≈ 0,994 m. C'est le pendule qui bat la seconde.
- Comment trouver g avec un pendule ?
- Chronomètre plusieurs oscillations, divise pour obtenir une période, puis g = 4π²L/T². Un pendule de 0,800 m avec T = 1,795 s donne g = 4π² × 0,800 / 1,795² = 9,80 m/s². Choisis Gravité g dans Calculer pour voir chaque étape, avec de petits angles pour que la formule reste valable.