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12.04.2010
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Mécanique
Dynamique
Pendule balistique 1.3.12-00 Pour en savoir plus sur … L'énergie potentielle et l'énergie cinétique L'énergie de rotation Le moment d'inertie La collision inélastique Le principe de conservation du mouvement Le moment angulaire La mesure de la vitesse d'un projectile
Principe de l'expérience :
Objectifs :
Ce qu´il vous faut : Unité balistique
11229.10
1
Pendule balistique pour unité balistique
11229.20
1
Supplément pour mesurage de la vitesse
11229.30
1
Bille en acier durcie et polie, d = 19 mm
02502.01
2
Alimentation 5 VDC/2.4 A avec douille DC 2,1 mm
13900.99
1
Set équipement complet, manuel sur CD-ROM inclus Pendule balistique P2131200
1. Mesurer les amplitudes d'oscillation du pendule balistique, après capture de la bille en acier, selon les trois énergies de tension possibles du dispositif de lancement. 2. En utilisant la formule d'approximation (3), calculer la vitesse initiale de la bille à partir de l'amplitude d'oscillation et des données mécaniques du pendule. 3. Représenter graphiquement la vitesse v de la bille d'acier en fonction de la déflexion maximale (0…90°) du pendule calculée selon la formule (3), tout en prenant en compte des données mécaniques spécifiques de l'expérience. 4. Pour le pendule utilisé, déterminer le facteur de correction fcor pour convertir les vitesses, calculées à l'aide la formule d'approximation, en valeurs obtenues par la théorie exacte. Corriger les valeurs de vitesse calculées à l'Objectif 2.
Montage d´expérience avec supplément pour mesurer la vitesse de la bille au départ.
PHYWE Systeme GmbH & Co. KG · D - 37070 Göttingen
5. Si des appareils supplémentaires sont disponibles pour mesurer directement la vitesse initiale, mesurer les vitesses initiales correspondant aux trois étapes de mise sous tension du dispositif de lancement en effectuant 10 mesures et en calculant ensuite la valeur moyenne. Représenter graphiquement les points mesurés dans le diagramme à l'Objectif 3. Exposer les raisons pouvant expliquer les éventuelles déviations systématiques par rapport à la courbe théorique.
Une méthode classique pour déterminer la vitesse d'un projectile consiste à lancer ce projectile dans une masse au repos qui est plus grande que la masse du projectile et qui est suspendue comme un pendule. Le projectile reste alors dans la masse du pendule et oscille avec lui. Il s'agit d'une collision inélastique dans laquelle le moment reste inchangé. Si les données mécaniques du pendule sont connues, il est possible de déterminer, à partir de l'amplitude de l'oscillation du pendule, la vitesse de la masse du pendule (y compris la masse du projectile) au point le plus bas de l'oscillation du pendule. Dans cette phase de l'oscillation, le moment des deux masses doit donc être égal à la quantité de mouvement du projectile avant que celui-ci ne heurte le pendule. Si la masse du pendule et du projectile sont connues, il est possible de calculer la vitesse du projectile. Pour permettre une utilisation sans danger de ce principe de mesure, l'appareil suivant est proposé : une bille d'acier est lancée sur la masse d'un pendule à l'aide d'une catapulte à ressort. La masse du pendule possède un espace creux dans lequel se loge la bille en acier. En utilisant deux cellules de détection et un dispositif de mesure du temps, il sera également possible de mesurer de manière directe et indépendante la vitesse initiale de la bille.
Expériences Travaux pratiques de Physique 27