Mise en contexte:

Il s’agit de faire un montage permettant de répliquer – avec les moyens d’aujourd’hui –  la fameuse expérience du plan incliné de Galilée et ainsi comprendre la façon dont les objets sont accélérés lorsqu’ils sont soumis à la gravité. Une vidéo l’explique bien:

 

Préparation du montage expérimental:

Premiers essais:

Détails des balles utilisées:

Balle Diamètre (mm) Matériau Poids (g)
Verte 30-31 Caoutchouc 22.0
Blanche 35-36 Plastique “glissant” 20.8
Verre 25-25.4 Verre 21
jaune 25-25.5 Caoutchouc 8.4

Vidéos:

Première expérience avec les enfants:

Pour une première expérience l’objectif est simple: vérifier que le temps nécessaire pour atteindre la première porte diminue lorsque l’inclinaison du rail augmente. Une quarantaine de mesures sont effectuées pour 6 angles différents.

 

Les mesures montrent clairement que le temps change comme attendu. Pour aller un peu plus loin, le graph suivant compare les mesures effectuées (en bleu) aux temps calculés en utilisant les équations du mouvement (rouge). Les calculs tiennent compte du fait que la balle roule sur le rail – le roulement ralenti le mouvement comparé à une chute libre:

a=g*SIN(inclinaison)/(1+f)

f=2/5 pour une boule pleine

a=accélération de la boule

x(t)=1/2*5/7*g*SIN(inclinaison)*t^2+V0*t+x0

t(x)=SQRT(x*14/(5*9*SIN(inclinaison)))

Il y a manifestement des mesures douteuses (31 et 61 degrés) mais globalement les résultats sont cohérents!

Autres liens intéressants:

Expérience de chute libre dans une énorme chambre à vide…

… et sur la lune!

 

Code source:

Le code source Arduino est disponible sur Github.

https://github.com/pepelepoisson/Galileo

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