Aurélie 20/06/13
 

 

La mesure du temps, Bac S Antilles 2013.

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Mesurer le temps à l'aide d'oscillateurs mécaniques.

Variation du carré de la période d'oscillation T d'un pendule non soumis aux forces de frottements en fonction de la longueur L de la tige..
Expliquer en justifiant, quelle formule donne la variation de la période T en fonction de la longueur L. C est une consatnte.

D'après le graphique, le carré de la période  est proportionnel à la longueur du pendule :
T2 = constante x L soit T = C L½. ( expression (c)).
Si la température augmente, comment varie la période T du pendule ?
La tige de longueur L se dilate si la température augmente. En conséquence la période va croître.

Le balancier d'une horloge mécanique est soumis à des forces de frottement, ce qui conduit à une perte d'énergie mécanique.
Représenter l'allure des variations de l'angle q ou a en fonction du temps dans le cas où les forces de frottement ne sont pas négligeables.
L'amplitude angulaire diminue au cours du temps.
Si l'amortissement est faible, le régime est dit pseudo-périodique

Si l'amortissement est important, le système devient apériodique.
Quel dispositif est utilisé pour compenser l'amortissement des oscillations du pendule dans une horloge mécanique ?
Un système d'engrenages est associé au pendule, permettant de compenser l'amortissement. L'échappement à ancre permet de bloquer la chute de la masse et de transférer à chaque oscillation une quantité d'énergie adéquate au pendule.

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Comment, face aux limites des techniques, les hommes se sont adaptés pour concevoir des instruments de mesure du temps de plus en plus précis ?
Les hommes préhistoriques devaient être capable de repérer le moment où il fallait faire des semis de céréales : trop tôt, il y avait le risque de gel, trop tard, la récolte pouvait être compromise. Le soleil et la lune furent les premières horloges utilisées par les hommes.
Plus tard, le cadran solaire, les lampes à huile portant une graduation sur le réservoir permettent de se repérer dans la journée ou la nuit.
Enfin le sablier ou les clepsydres, horloge à eau, permettent de fixer la durée dune tâche ou d'un discours dans une assemblée.
Néanmoins ces dispositifs restaient rudimentaires, peu précis et les usages de la vie quotidienne motivent les hommes à concevoir des systèmes de mesures du temps plus fiables et plus précis.
 L'horloge mécanique à balancier avec son système d'échappement à ancre a permis une mesure assez fiable du temps. Le ressort spirale joue le rôle du poids dans les montres.
Mais les marins ont besoin de déterminer la longitude, il leurs faut donc un outil de mesure transportable, précis et stable pour faire un point complet en mer : le chronomètre.
Le développement du chemin de fer oblige à synchroniser les horloges d'un pays entier. La mesure du temps fait son apparition dans les usines avec le temps de travail et la productivité.
Puis l'horloge à quartz à permis de concevoir des systèmes de mesure beaucoup plus précis ( et beaucoup plus miniaturisés ) que les systèmes mécaniques.
Enfin les horloges atomiques, par leur très grande précision et fiabilité, ont permis la synchronisation des réseau de télécommunications à haut débit à l'échelle mondiale, ainsi que le développement du système de localisation par GPS.
 



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