Equilibre d'une règle et d'un marteau : Différence entre versions

Ligne 55 : Ligne 55 :
 
Le point d'équilibre change en fonction du positionnement du marteau, de la résistance de l'élastique, de la longueur de la règle, de la masse du marteau
 
Le point d'équilibre change en fonction du positionnement du marteau, de la résistance de l'élastique, de la longueur de la règle, de la masse du marteau
 
|Avertissement=Une table parfois trop épaisse ; une règle trop longue et un marteau trop léger ; un élastique distendue ; un manque de patience
 
|Avertissement=Une table parfois trop épaisse ; une règle trop longue et un marteau trop léger ; un élastique distendue ; un manque de patience
|Explanations=L'attraction terrestre = la gravité attire tous les objets au sol.
+
|Explanations=Le poids des objets les attire vers le sol, en raison du champ de gravité terrestre.
 
+
Le système Règle + marteau + élastique crée un objet qui se trouve en équilibre sur le bord de la table.
Chaque élément seul tombe logiquement au sol.
+
Le centre de gravité de ce montage se situe près de la tête du marteau.
 +
|Deepen=le centre de gravité (CdG), appelé G, est le point d'application de la résultante des forces de gravité ou de pesanteur. De ce fait, il est clairement dépendant du champ de gravitation auquel le corps est soumis et ne doit pas être confondu avec le centre d'inertie qui est le barycentre des masses. Il est souvent assimilé à ce dernier, mais ce n'est qu'une approximation liée au fait que dans la plupart des cas, le champ de gravitation auquel le corps est soumis peut être considéré comme uniforme dans le corps considéré.  
  
 
Le marteau est l'élément le plus lourd.  
 
Le marteau est l'élément le plus lourd.  
  
L'installation de l'élastique permet un effet levier qui compense l'impact de la gravité sur chaque objet.
+
Donc l'attraction de la force gravitationnelle vient surtout du dessous de la table, sous l'endroit le plus lourd, et non du point d'attache entre le marteau et la règle.
 
 
Le centre de gravité (=point où les forces sont en équilibres) de ce montage se situe près de la tête du marteau. Donc l'attraction de la force gravitationnelle vient surtout du dessous de la table, sous l'endroit le plus lourd, et non du point d'attache entre le marteau et la règle.
 
|Deepen=La gravitation est la seule interaction fondamentale dont la sensation est directe et permanente, par l'intermédiaire de son effet le plus immédiat dans notre environnement. La loi de la gravitation universelle de Newton est toujours utilisée pour calculer les effets de la gravitation dans des situations normales. C'est Newton qui a établi la formule permettant de calculer la valeur de champ gravitationnel g créé par une masse m<sub>1</sub> (en kilogrammes) à une distance d (en mètres).
 
g = G.m<sub>1</sub>/d<sup>2</sup>
 
G étant la constante gravitationnelle, G=6,6742 x 10<sup>-11</sup> (en Newton.mètres<sup>2</sup>.kilogrammes<sup>-2</sup> ou en mètres<sup>3</sup>.kg<sup>-1</sup>.secondes<sup>-2</sup>)
 
 
 
La force d'attraction subie par un objet masse m (en kilogrammes) est alors : F = m.g, l'unité de mesure de cette force est le newton.
 
 
 
À la surface de la Terre, g = G.m<sub>T</sub> / d<sub>T</sub><sup>2</sup>
 
* G = constante gravitationnelle = 6,6742 x 10<sup>-11</sup> m<sup>3</sup>.Kg<sup>-1</sup>.s<sup>-2</sup>
 
* m<sub>T</sub> = masse de la terre = 5,9736 x 10<sup>24</sup> kg
 
* d<sub>T</sub> = distance du centre de gravité à la surface = rayon de la terre = 6 378 137 m
 
C'est-à-dire : g = 6,6742.10<sup>-11</sup>.5,9736.10<sup>24</sup>/(6 378 137)<sup>2</sup> = 9,81 m.s<sup>-2</sup>
 
 
 
et si on veut vérifier la cohérence des unités de mesure :
 
 
 
m<sup>3</sup>.Kg<sup>-1</sup>.s<sup>-2</sup>xkg/m<sup>2</sup> = m.s<sup>-2</sup>
 
 
|Applications=La manifestation la plus courante de la gravité est bien sûr la pesanteur, c'est-à-dire l'attraction entre la Terre et les objets qui sont à proximité.
 
|Applications=La manifestation la plus courante de la gravité est bien sûr la pesanteur, c'est-à-dire l'attraction entre la Terre et les objets qui sont à proximité.
  
Voir [http://fr.wikipedia.org/wiki/Pesanteur pesanteur] sur Wikipédia.
+
Plusieurs œuvres d'art, jouets et gadgets utilisent des systèmes d'équilibre
 
|Related=[[Équilibriste]]
 
|Related=[[Équilibriste]]
 +
|Notes=Voir [http://fr.wikipedia.org/wiki/Pesanteur pesanteur] sur Wikipédia.
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Status
 
{{Tuto Status
 
|Complete=Published
 
|Complete=Published
 
}}
 
}}

Version du 18 décembre 2018 à 12:30

Auteur avatarGuillaume BEGON - Occitanie | Dernière modification 5/06/2020 par Serge

Étape 1 - Rassembler le matériel




Étape 2 - Défi : Faire tenir la règle sur le bord d'une table, sur 1 (ou 2 cm max)

1ère étape : Le défi est de trouver les différents moyens possibles pour que la règle soit en équilibre.

Dernière étape : Le défi ultime c'est d'avoir 1cm maximum de règle sur la table et le marteau sous la table

  • Placer la tête du marteau sous la table.
  • Seul le bout de la règle repose sur le bord de la table.




Étape 3 - Précision : Glisser la règle et le manche du marteau dans l'élastique.

Éviter les élastiques trop distendues, trop grands, trop lâches




Étape 4 - Résultat final

  • La règle est dans le prolongement de la table
  • Le marteau ne touche pas la table
  • L'ensemble tient sans aide




Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

  • La règle seule en équilibre tombe au sol
  • Si on lâche le marteau , il tombe au sol
  • L'élastique permet d'assurer un effet levier
  • Lorsque le système est en équilibre, il oscille autour de sa position d'équilibre et s'arrête ensuite.

Le point d'équilibre change en fonction du positionnement du marteau, de la résistance de l'élastique, de la longueur de la règle, de la masse du marteau

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Une table parfois trop épaisse ; une règle trop longue et un marteau trop léger ; un élastique distendue ; un manque de patience

Explications

Le poids des objets les attire vers le sol, en raison du champ de gravité terrestre. Le système Règle + marteau + élastique crée un objet qui se trouve en équilibre sur le bord de la table. Le centre de gravité de ce montage se situe près de la tête du marteau.

Plus d'explications

le centre de gravité (CdG), appelé G, est le point d'application de la résultante des forces de gravité ou de pesanteur. De ce fait, il est clairement dépendant du champ de gravitation auquel le corps est soumis et ne doit pas être confondu avec le centre d'inertie qui est le barycentre des masses. Il est souvent assimilé à ce dernier, mais ce n'est qu'une approximation liée au fait que dans la plupart des cas, le champ de gravitation auquel le corps est soumis peut être considéré comme uniforme dans le corps considéré.

Le marteau est l'élément le plus lourd.

Donc l'attraction de la force gravitationnelle vient surtout du dessous de la table, sous l'endroit le plus lourd, et non du point d'attache entre le marteau et la règle.

Applications : dans la vie de tous les jours

La manifestation la plus courante de la gravité est bien sûr la pesanteur, c'est-à-dire l'attraction entre la Terre et les objets qui sont à proximité.

Plusieurs œuvres d'art, jouets et gadgets utilisent des systèmes d'équilibre

Vous aimerez aussi

Équilibriste

Éléments pédagogiques


Sources et ressources

Voir pesanteur sur Wikipédia.

Dernière modification 5/06/2020 par user:Serge.

Commentaires

Published