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La tension du pendule

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Animation Flash
Manipuler pour comprendre
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Manipulons la figure...

L'"équation du pendule" ne met pas en jeu la tension du fil. Qu'en est-il de cette tension ?

Pour simplifier la simulation du pendule, on a considéré que le fil est rigide, ce qui n'est pas forcément le cas, et s'il est souple, le mouvement ne peut pas toujours être circulaire...

Dans cette animation, on peut choisir entre "fil souple" et "fil rigide", et c'est l'occasion d'analyser les forces qui s'exercent sur la boule du pendule :

  • si le fil est rigide, les forces sont le poids et la tension du fil. La trajectoire est circulaire, et la "tension" du fil est parfois une "compression" ;
  • si le fil est souple, il risque de se détendre : la tension n'existe plus, et la seule force est le poids. La trajectoire est alors parabolique (chute libre).

Le changement de régime s'observe par un changement de la couleur de la trajectoire.

Mode d'emploi

  • On peut choisir entre les modes "fil souple" et "fil rigide" .
  • Des curseurs permettent de modifier les conditions initiales. Pour réinitialiser l'animation, cliquer sur RAZ et pour la stopper, cliquer sur STOP/PLAY.
  • Un choix d'affichage permet de montrer ou non les vecteurs forces, vitesse et accélération, ou la trajectoire.
  • Un bargraph permet de visualiser les différentes formes d'énergie.

Manipulation

En mode "fil souple", on remarque un "décrochage", lorsque la tension du fil s'annule (chute libre). A la fin du décrochage, une partie de l'énergie cinétique est absorbée par le fil (choc "mou"), et on constate une perte d'énergie mécanique. Il peut y avoir plusieurs décrochages avant d'arriver à une trajectoire circulaire.

En mode "fil rigide", le fil est parfois comprimé. Chercher à quelles conditions on peut avoir une tension nulle au sommet de la trajectoire. Pourquoi faut-il que la vitesse ne soit pas nulle ?