Fiche 1 : Descriptif pour l'enseignant

Fiche 1 : Descriptif du sujet destiné à l'évaluateur |Démarche |Le candidat étudiera les conditions d'équilibre pour étudier |
| |les caractéristiques de la force de rappel d'un ressort. |
| |Dans ce sujet on demande au candidat : |
| |De vérifier que la valeur de la force de rappel d'un ressort |
| |est proportionnelle à son allongement dans sa limite |
| |d'élasticité ; |
| |De déduire de la courbe tracée l'allongement du ressort pour |
| |une masse donnée. |
|Compétences |Les savoir-faire expérimentaux : |
|évaluées |Repérer l'extrémité du ressort ; |
| |Mesurer une distance (un allongement) ; |
| |Utiliser un logiciel de traitement de données. |
|Préparation du |Rechercher quelle masse maximale il paraît raisonnable |
|poste de travail |d'accrocher à l'extrémité du ressort pour qu'il conserve sa |
| |linéarité et indiquer la valeur à ne pas dépasser dans |
| |l'emplacement réservé à cet effet dans la fiche n°3. |
| | |
| |Quand le candidat arrive dans la salle, il doit trouver sur |
| |la paillasse une potence sur laquelle du papier millimétré |
| |est collé pour repérer l'extrémité du ressort ; cette |
| |potence est munie d'un support disponible permettant la |
| |suspension d'un ressort pour l'étude du ressort mais rien ne |
| |sera monté préalablement pour cette expérience. |
| | |
| |Joindre une fiche d'utilisation du tableur très simplifiée. |
| | |
| |Prévoir une clef USB avec deux fichiers : |
| |Sur le premier un tableau des valeurs ?l , m et T pour donner|
| |au candidat qui n'aurait pas obtenu des mesures |
| |exploitables ; |
| |Et sur l'autre la courbe tracée T = f(x) pour le candidat qui|
| |n'arriverait pas à utiliser le tableur-grapheur. |
|Déroulement de |L'évaluateur observe le candidat en continu lors des |
|l'épreuve |expériences. Il est prévu quatre appels de la part du |
| |candidat : |
| |Lors du premier appel l'évaluateur vérifie le montage ; |
| |Lors du deuxième appel, l'évaluateur vérifie la bonne lecture|
| |de la mesure de l'allongement x et le tableau de mesure ; |
| |Lors du troisième appel, l'évaluateur vérifie la saisie et la|
| |courbe tracée ; |
| |Lors du quatrième appel, l'évaluateur vérifie le choix du |
| |modèle. |
|Notation |La manipulation est notée sur 11 (Voir barème sur la fiche |
| |n°5) durant la séance. |
| |La partie écrite est notée sur 9 (Voir barème sur la fiche |
| |n°6) après la séance. |
| |Si un candidat n'appelle pas et semble en échec, |
| |l'examinateur lui apporte l'aide nécessaire. Les points ne |
| |lui sont pas attribués. |
| |Si lors d'un appel le candidat n'a pas su réaliser le travail|
| |demandé, l'évaluateur lui donne la solution. Les points ne |
| |lui sont pas attribués. |
| |Si, par défaut d'observation, l'examinateur a un doute quant |
| |à l'évaluation d'une tache, le(s) point(s) est(sont) |
| |attribué(s). |
| |Compte tenu de la nécessaire sensibilisation à la précision |
| |des résultats, on attend que le candidat les écrive avec un |
| |nombre de chiffres significatifs cohérent avec les mesures et|
| |les données. Cette exigence est conforme aux pratiques mises |
| |en ?uvre pendant l'année scolaire. On veillera toutefois à ce|
| |que sur cet aspect les candidats ne soient pas pénalisés par |
| |plus d'un point sur 20. |
Fiche 2 : Liste de matériel destinée au personnel de laboratoire Pour chaque poste . Une potence sur laquelle du papier millimétré est collé (
éventuellement une règle graduée y est fixée) ; . Une noix et une tige ; . Une boite de masses marquées munies de crochets ; . Un ressort à spires non jointives ; . Un ordinateur muni d'un tableur connu des candidats et connecté à une
imprimante ; . Une notice d'utilisation de ce tableur rappelant les principales
commandes utiles dans cette évaluation.
Fiche 3 : Énoncé destiné au candidat Ce sujet est accompagné d'une feuille individuelle de réponses sur laquelle
vous devez consigner vos résultats. Lorsqu'on suspend un objet à un ressort, celui-ci se déforme et exerce une
force sur l'objet responsable de sa déformation. Cette force est appelée
force de rappel du ressort et se note[pic].
La déformation du ressort est notée x et est définie par x = [pic] où [pic]
est la longueur à vide du ressort et [pic] est la longueur du ressort
déformé.
Le but de cette partie est d'étudier la variation de la valeur de cette
force « T » en fonction de la déformation « x » du ressort et de tracer
ainsi la courbe d'étalonnage T = f(x) du ressort. Travail à effectuer :
Les résultats obtenus seront consignés sur la feuille de réponses fournie. 1. Expérience
. Suspendre le ressort verticalement et repérer son extrémité libre sur
le papier millimétré mis à votre disposition ou sur la règle graduée
fixée.
Modifier si nécessaire la position de la règle ou du papier millimétré
pour que l'extrémité libre du ressort soit au niveau de la graduation
« zéro » de la règle (ou du papier millimétré).
Appeler l'évaluateur pour vérifier le travail demandé (appel 1).
Répondre aux questions 1.1 jusqu'à 1.4 de la feuille de réponses, puis :
. Accrocher à l'extrémité libre du ressort différentes masses connues
(la masse peut varier jusqu'à la valeur m = .........g ) et compléter
le tableau de la feuille de réponses (avec 6 valeurs de masses bien
réparties) indiquant :
- la masse (m) de l'objet en kg ;
- la déformation (x) du ressort en m ;
- la valeur de la force de rappel du ressort T (T = m g) du
ressort.
On prendra g = 10 N.kg-1.
Appeler l'évaluateur pour vérifier la mesure de x et le tableau de mesures
(appel 2).
2. Affichage des points expérimentaux T = f(x) et tracé de la courbe . Entrer les données expérimentales T et x dans le tableur.
. Afficher le graphe montrant l'évolution de la grandeur T en fonction
de x.
Appeler l'évaluateur pour qu'il vérifie la saisie et la courbe (appel 3).
. Modéliser cette représentation graphique par une fonction
mathématique : choisir un modèle mathématique pertinent qui lie les
variables T et x. Afficher l'équation du modèle mathématique.
Appeler l'évaluateur pour vérifier le choix du modèle (appel 4).
. Recopier sur la feuille de réponses l'expression numérique de la
fonction mathématique.
. Compléter et répondre aux questions de la feuille de réponses. Défaire le montage et ranger le matériel sur la paillasse. LE CANDIDAT DOIT RESTITUER CE DOCUMENT AVANT DE SORTIR DE LA SALLE
D'EXAMEN.
Fiche 4 : Réponses du candidat DOCUMENT À COMPLETER PENDANT L'ÉPREUVE ET À RENDRE AU JURY EN SORTANT DE LA
SALLE D'EXAMEN
|Nom : |Manipulation : / 11 |Note proposée : / 20 |
|Prénom : |Fiche réponse : / 9 | |
|Classe : | | |
1. Etude théorique
On considère un solide de masse m accroché à l'extrémité libre d'un ressort
dont l'autre extrémité est suspendue à une potence.
1.1- Faire un schéma de la situation lorsque le solide est immobile.
1.2- Nommer les forces agissant sur le solide en précisant l'objet qui
exerce ces forces. Les représenter sur le schéma ci-dessus (on négligera la
poussée d'Archimède).
1.3- Quelle est la relation vectorielle entre ces forces, à l'équilibre ? 1.4- En déduire la relation entre les valeurs de ces forces : 2. Tableau
|m (kg) | |
|x (m) | |
|T (N) | | 3. Exploitation des résultats
3.1- Résultat de la modélisation : 3.2- Il est montré que dans la limite d'élasticité du ressort la valeur T
de la force étudiée est donnée par la relat