Fiches d`expériences transportables

Transcription

Plateforme pédagogique
d'expériences de Physique
Fiches d'expériences
transportables (démonstrations,
TD, TP...)
2012
BALLES
« REBONDISSANTES »
expérience
PIRA
Assemblage
Manipulation (2min)
✔Lâcher les deux balles de la même hauteur: l'une rebondit
quasiment jusqu'à la hauteur de lâcher, l'autre s'écrase sur le sol.
Autre possibilité
✔Réaliser un pendule avec les balles. Prendre un bloc en bois de
telle sorte que la balle qui rebondit fasse tomber le bloc d'une
certaine hauteur. Ensuite, réaliser un pendule avec la balle qui ne
rebondit pas et le bloc ne tombera pas.
Explications
Les matériaux qui constituent les balles diffèrent en hystérésis.
L'hystérésis mesure en fait le temps que met un matériau à revenir
à son état initial après qu'une modification lui a été imposée. Une
des balles possède un petit hystérésis : cela signifie que ce
matériau veut revenir immédiatement à son état initial.
C'est pour cela qu'elle rebondit très bien ; pratiquement aussi haut
que la hauteur de lâché. On dit que la balle a un grand coefficient
de restitution.
Le matériau de la balle qui ne rebondit pas possède, lui, un grand
hystérésis. Quand le choc sur le sol déforme cette balle, cette
dernière revient lentement à sa forme ronde et par conséquent son
énergie cinétique est dissipée en chaleur.
Du point de vue mécanique, l'une des balles subit un choc élastique
lorsqu'on la lâche vers le sol ; l'autre, un choc inélastique.
Références
Ref Planès :
Ref Pira :
autres liens :
http://www.imaginascience.com/boutique/pages/fichedescriptive.php?
ref=50#haut
mécanique
ASTROBLASTER
✔conservation de la quantité de
mouvement
✔(conservation de l'énergie
cinétique)
expérience
PIRA 1N30.60
Assemblage (aucun)
Manipulation (2 min)
✔ Enfiler les quatre balles sur la tige en plastique.
✔ Lâcher verticalement l'ensemble formé par les quatre balles.
✔ La plus petite balle rebondit jusqu'à une hauteur pouvant
atteindre jusqu'à 5 fois la hauteur de lâcher.
Explications
Cette expérience illustre la conservation de la quantité de
mouvement. Après le choc au niveau du sol, la vitesse du système
formé par les 3 plus grosses balles est nulle et l'énergie cinétique
est transférée à la plus petite qui rebondit avec une vitesse
supérieure à celle acquise au moment du choc.
En supposant des chocs élastiques entre les différentes balles et
l'absence de friction, on peut calculer les masses relatives des balles
permettant un transfert maximal d'énergie cinétique à la petite
balle, ainsi que la vitesse de cette dernière (cf référence).
Figure tirée de
http://www.phy.olemiss.edu/~kroeger/PHY211/AstroBlaster.pdf
Références
Ref Planès :
Ref Pira :
http://ris-systech2.its.yale.edu/physics/demos/demomain.asp?
task=viewdemo&id=1N30.60
Ref fournisseur:
ref=14#haut
Calcul de la vitesse de la petite balle et des masses relatives des balles
http://www.phy.olemiss.edu/~kroeger/PHY211/AstroBlaster.pdf
Ondes
CORDE DE MELDE
✔ondes mécaniques
✔corde vibrante
✔ondes stationnaires
✔résonance
expérience
PIRA
Description du dispositif
✔ Il comporte deux bras orientables aux bouts desquels est fixée
une corde. Des moteurs permettent de mettre les deux bras, et
donc les extrémités de la corde, en rotation. On peut faire
varier l'orientation des bras, leur écartement ainsi que la
vitesse de rotation (bouton « motor speed »).
✔ Il comporte également un éclairage stroboscopique à LED
dont on peut faire varier l'inclinaison par rapport à la corde, la
couleur (bouton « pattern select ») et la durée correspondant à
chaque couleur (bouton « pulse control ») ainsi surtout que la
fréquence (bouton « flash speed »).
✔ Il existe un mode de fonctionnement « demo » pour lequel les
différents paramètres sont programmés et qui permet de
visualiser toutes sortes d'effets transitoires avec des jeux de
couleurs. Pour fixer ses propres paramètres, choisir le
fonctionnement « manual ».
✔ Positionner les deux bras face à face à une certaine distance.
✔ Faire tourner les moteurs et fixer la fréquence du stroboscope
pour observer les ondes stationnaires.
✔ Faire varier la distance entre les deux bras afin d'observer un,
deux ou trois fuseaux.
Explications
On observe un phénomène d'ondes stationnaires lorsque la
longueur de la corde correspond à un nombre entier de demi-
longueurs d'onde.
L=pλ/2 (L longueur de la corde, p entier, λ longueur d'onde)
avec λ=c/ν=(1/ν)(T/μ)1/2 (ν fréquence de vibration fixée par les
moteurs, T tension de la corde, μ masse linéïque de la corde).
Références
Ref Planès :
Ref Pira :
Ref fournisseur:
ref=126#haut
vidéo
http://www.youtube.com/watch?v=4BoeATJk7dg
Ondes
✔onde acoustique
✔résonance
✔battement
DIAPASONS
expérience 190304
PIRA 3B60.10
Assemblage (1 min)
Pour obtenir un son facilement audible, fixer les deux diapasons
aux caisses de résonance.
✔Pour illustrer le phénomène de résonance:
Tenir un diapason à la main et le faire vibrer au moyen du marteau.
Le poser alors sur une caisse de résonance: le niveau sonore
augmente.
✔Pour illustrer la transmission d'une vibration acoustique dans l'air:
Fixer deux diapasons identiques sur leurs caisses de résonance.
Faire vibrer l'un des deux au moyen du marteau. Avec la main,
arrêter sa vibration et écouter le son émis (à la même fréquence)
par le second diapason, mis en vibration par l'intermédiaire du
premier.
✔Pour illustrer le phénomène de battement:
Fixer deux diapasons légèrement différents sur leurs caisses de
résonance. Leurs dimensions n'étant pas très différentes, leurs
fréquences de vibration sont suffisamment proches pour produire
un phénomène de battement. Faire vibrer les deux diapasons au
moyen du marteau et écouter les variations du niveau sonore,
caractéristiques du battement.
Références
Ref Planès : figure 240, p120, Expériences de Physique, M. Françon
Ref fournisseur:
ref=51#haut
ref=52#haut
Ref Pira :
task=viewdemo&id=3B60.10
vidéo
http://www.youtube.com/watch?v=YRv4POv5jh4
http://www-physique.u-strasbg.fr/~udp/wfnwww/webphy/ondes/acoustique/battements_diapasons/files/page75_2.w
mv
Thermodynamique
CHAUFFERETTE CHIMIQUE
✔changement de phase
✔réaction exothermique
expérience
PIRA
Assemblage
aucun
Manipulation (2min)
✔Le contenu de la chaufferette étant initialement liquide, tordre la
plaquette métallique présente à l'intérieur. La solution initiale se
solidifie en dégageant de la chaleur.
Explications
La chaufferette chimique est constituée d'une pochette contenant
une solution aqueuse saturée en acétate de sodium en surfusion (la
solution peut rester liquide jusqu'à une température de -120°C, ce
qui est largement inférieur à la température de solidification, celleci étant à 54° pour une solution à 20%).
La température de solidification est bien supérieure à la
température ambiante. En tordant une plaquette métallique à
l'intérieur du liquide, on libère des germes d'acétate solidifié qui
déclenchent la cristallisation et la solution devient solide. Cette
transformation est exothermique.
Références
Ref Planès :
Ref Pira :
Ref fabriquant (Vieux campeur):
http://www.auvieuxcampeur.fr/nos-produits/protection-et-hygienede-la-personne/protection-contre-le-froid/chaleur-magique.html
PLAQUES à FONDRE
Thermodynamique
✔Diffusion de la chaleur
✔Changement de phase
✔Conductivité thermique
expérience
PIRA
Assemblage
Placer les deux plaques sur une table avec un joint sur chacune
(pour éviter que, le glaçon fondant, l'eau ne déborde de la plaque).
Poser un glaçon sur chaque plaque et observer le temps qu'il met à
fondre.
Explications
Les deux blocs paraissent semblables, mais ils diffèrent par le
matériau qui les composent et donc par leur conductivité
thermique. Le bloc en aluminium (qui paraît froid) conduit mieux
la chaleur que celui en plastique. Le glaçon correspondant fond
donc plus vite.
La caméra thermique permet de visualiser la répartition de la
chaleur sur les blocs. Le bloc en aluminium thermalise rapidement
avec le glaçon et la température est uniforme sur toute sa surface.
La température du bloc en plastique baisse au niveau du glaçon et
reste élevée ailleurs.
Références
Ref Planès :
Ref Pira :
Ref fournisseur:
http://store.pasco.com/pascostore/showdetl.cfm?
&DID=9&Product_ID=54960&Detail=1
Thermodynamique
LOI des GAZ PARFAITS
✔Loi des gaz parfaits
expérience
PIRA
✔ Relations entre pression,
volume et température
Assemblage (5 min)
✔ Remonter la seringue au maximum, le volume d'air est de
l'ordre de 40cm3.
✔ Connecter les sorties température et pression à l'entrée du
module d'acquisition (boîtier bleu). Pour chaque position de
départ de la seringue, le connecteur correspondant à la
pression doit être déconnecté puis re-connecté.
✔ Connecter la sortie du module d'acquisition au PC.
✔ Lancer Data Studio.
✔ Cliquer sur « start » pour démarrer l'acquisition.
✔ Appuyer sur la seringue en maintenant sa base jusqu'à la valeur
minimale du volume d'air (environ 20 cm3).
✔ Maintenir cette position jusqu'à ce que la température et la
pression se stabilisent (environ 30 s).
✔ Lâcher le haut de la seringue pour réaliser la phase d'expansion.
✔ Attendre que la température et la pression se stabilisent et noter
le volume final sur la seringue.
✔ Cliquer sur « stop » pour terminer l'acquisition.
Explications
Ce montage permet de vérifier la loi des gaz parfaits: PV=nRT en
faisant varier le volume V et en enregistrant l'évolution de la
température T et de la pression P.
A température constante:
On peut déterminer les valeurs de la pression (graphe) et du volume
(lecture des graduations de la seringue) juste avant les phases de
compression (V1, P1) et d'expansion (V2, P2), les températures
correspondantes étant égales, et comparer les rapports des volumes
et des pressions. On ne trouve pas expérimentalement V1/V2=P2/P1
à cause de la présence d'air dans les tuyaux, correspondant à un
volume V0, non pris en compte dans la calibration de la seringue.
Conseils
On peut déduire la valeur de V0 en écrivant (V1+V0)/(V2+V0)=P2/
P1 et utiliser cette valeur dans l'expérience suivante.
Quand la température varie:
On relève les valeurs de P1, T1 et V1 (incluant V0) avant la phase de
compression. On relève les valeurs de T'2, température maximale de
la phase de compression, P'2, la valeur de la pression au même
instant et V'2, le volume minimal d'air dans la seringue (incluant
V0). On vérifie que (P1V1)/T1=(P'2V'2)/T'2.
Références
Ref Planès :
Ref Pira :
Ref fournisseur:
DID=9&Product_ID=58512&Detail=1
Thermodynamique
OISEAU BUVEUR
✔moteur thermique
expérience
PIRA 4C31.30
✔ Loi de Charles
source image: http://www.energiegratuite.biz/wpcontent/uploads/2010/08/oiseau-buveur1.jpg
Assemblage (1 min)
✔ Pencher l'oiseau sur le verre d'eau pour mouiller son bec.
✔ Le lâcher.
Manipulation (aucune)
Explications
(source: wikipédia)
L'oiseau est composé d'un support et d'un balancier équilibré. Le
balancier est creux, et en trois parties visibles:
• La tête est une boule creuse.
• Le cou est un tuyau
• L'arrière est une boule creuse pénétrée en profondeur par le
tuyau constituant le cou.
• Le liquide est constitué d'un colorant et de dichlorométhane
(espèce chimique très volatile).
Le tout est partiellement rempli d'un fluide ayant deux phases, en
équilibre liquide/vapeur.
L'oiseau est un petit moteur à balancier, dont le cycle de
fonctionnement compte quatre étapes:
1. La tête est mouillée. L'air ambiant, qui constitue la source
de chaleur, étant en général non saturé en eau (sous une
cloche hermétique l'oiseau buveur ne fonctionne pas), l’eau
Conseils
de la tête s'évapore petit à petit. Et cette évaporation
refroidit la tête de l'oiseau.
2. Le gaz de la tête se refroidit sous l'effet de l'évaporation; la
pression de ce gaz diminue; sous l'effet de la diminution de
pression, le liquide monte dans la colonne.
3. Arrivée à une certaine hauteur (dépendant du modèle, de
son équilibrage...), la colonne de liquide déséquilibre
l'oiseau, qui penche la «tête» dans le verre d'eau, en se
mouillant de nouveau la tête.
4. En position inclinée, du gaz passe entre la partie inférieure
et la partie supérieure de l'oiseau. Les pressions se
rééquilibrent. La colonne de liquide redescend. L'oiseau
reprend sa position d'équilibre vertical avec sa tête de
nouveau humidifiée; le cycle peut recommencer.
Pour provoquer l'arrêt de fonctionnement, on peut procéder selon
l’une des façons suivantes:
• Sécher la tête: cela provoque l’arrêt de l’évaporation;
• couvrir l’animal d’une cloche: l’évaporation sature
progressivement l'atmosphère d’eau et finit par s’arrêter.
Références
Ref Planès :
Ref Pira :
task=viewdemo&id=4C31.30
Ref fournisseur:
ref=69#stop0
video
http://www.youtube.com/watch?
v=_Z0RhZ9ECo4&feature=player_embedded
Jean-Michel Courty et Édouard Kierlik, Du volatil pour un volatile,
article in «Pour la Science» no390, avril 2010 p. 92-94.
Thermodynamique
MOTEUR DE STIRLING
✔moteur thermique
expérience
PIRA 4F30.10
✔Cycle de Carnot
Assemblage (aucun)
✔ Poser le moteur sur sa main, sur la poche de glaçon ou sur la
chaufferette.
✔ Initier la rotation de la roue.
Explications
Figure tirée de la fiche technique du fournisseur (PASCO)
Conseils
La partie basse de l'instrument est composée de 2 plaques
horizontales reliées par un cylindre en plastique transparent. Dans
ce volume est placé un cylindre en polystyrène autour duquel l'air
peut circuler. Le moteur est sensible à une variation de
température entre les 2 plaques égale à 4°C. On peut donc le
faire fonctionner en le posant sur la main. Le cycle comporte
quatre phases.
– Quand le cylindre en polystyrène est loin de la face chaude, l'air
contenu dans le cylindre en plastique se déplace vers la face
chaude et est donc chauffé (chauffage isochore).
– L'air étant chauffé, il s'expand et la pression augmente (détente
isotherme). L'augmentation de pression pousse le piston en
graphite vers le haut, entraînant la roue.
– La rotation de la roue entraîne le cylindre en polystyrène vers la
face chaude. L'air contenu dans le cylindre en plastique se
déplace donc vers la face froide et est refroidi (refroidissement
isochore).
– L'air étant refroidi, la pression dans le cylindre en plastique
diminue et fait descendre le piston (compression isotherme). Le
cylindre en polystyrène se déplace vers la face froide, l'air vers
la face chaude et le cycle recommence.
Cycle de Stirling (http://res-nlp.univlemans.fr/NLP_E_M11_G01_09/res/NLP_10_04_img_09.gif)
Références
Ref Planès :
Ref Pira :
task=viewdemo&id=4F30.10
Ref fournisseur:
&DID=9&Product_ID=50707&Detail=1
video
http://www.youtube.com/watch?v=rsdHZKcuV1k
Plus d'infos....
http://www.moteurstirling.com/index.php
EFFET VENTURI
Dynamique des
fluides
expérience
PIRA
✔Effet Venturi
✔Dynamique des fluides
✔Théorème de Bernoulli
Assemblage
aucun
Manipulation (2min)
✔Poser la balle sur le support en bois.
✔Souffler dans le tube pour maintenir la balle à hauteur constante
dans le flux d'air.
Explications
L'effet Venturi, correspond à la formation d'une dépression dans
une zone où les particules d'un fluide sont accélérées.
Il découle du théorème de Bernoulli:
On considère un fluide incompressible, non visqueux, s'écoulant
dans une conduite. Si le diamètre de la conduite diminue, le débit
étant constant, la vitesse du fluide augmente. Du fait de la
conservation de l'énergie, l'augmentation de l'énergie cinétique se
traduit par une diminution de l'énergie élastique, et donc par une
diminution de la pression.
En négligeant les effet de pesanteur, le théorème de Bernouilli
s'écrit:
P1 +½.μ.V12 = P2 +½.μ.V22.
où µ est la masse volumique du fluide, V1,2 (resp.P1,2) la vitesse
(resp. la pression) du fluide dans les deux parties de la conduite.
Dans le cas de la balle, l'air circule plus vite sur la balle qu'en
dessous (la vitesse de l'air sous la balle est nulle (point d'arrêt)), ce
qui crée une dépression au dessus de la balle. Celle-ci est attirée
vers la zone de basse pression et s'immobilise au point (dépendant
du débit d'air) où la dépression compense son poids.
Références
Ref Planès : page 51, fig 108 de Expériences de Physique de M. Françon
Ref Pira :
Electricité
La «pile humaine»
✔additivité des tensions
✔ Loi d'Ohm
expérience 28.
PIRA
Assemblage
Les tubes de cuivre et de dural sont les deux électrodes d'une pile,
l'étudiant constituant le «milieu actif». Chaque étudiant serre un
tube de cuivre dans une main, un tube de dural dans l'autre. On
branche les étudiants en série en reliant l'électrode en cuivre de l'un
à l'électrode en dural de son voisin.
✔ Commencer par un étudiant et mesurer la tension à ses bornes
(on trouve environ 300 mV). On peut également mesurer sa
résistance et en déduire l'intensité du courant par la loi d'Ohm.
✔Brancher ensuite plusieurs étudiants et vérifier que la tension aux
bornes de l'ensemble varie comme la tension aux bornes de l'un
multipliée par le nombre d'étudiants formant la pile. On peut
éventuellement tracer la droite U=f(n) où U est la tension mesurée
et n est le nombre d'étudiants.
✔On peut également observer l'effet de l'inversion des bornes sur la
tension mesurée.
Explications
C'est le principe de la pile, formée par deux électrodes de natures
différentes plongées dans un milieu actif (sel, base, acide). Le
milieu actif agissant différemment sur les deux électrodes, une
différence de potentiel apparaît et un courant circule. Ici, le milieu
actif est probablement dû à l'acidité de la transpiration des
personnes (il faut bien serrer les électrodes pour que cela
fonctionne).
Références R.A. Morse, The Physics Teacher, 48 (2010) 154
Electrostatique
COFFRET ELECTROSTATIQUE
expérience
PIRA
✔charges positives, négatives
✔attraction, répulsion
Ce coffret permet de réaliser différentes
d'électrostatique, décrites dans les fiches suivantes.
expériences
Assemblage (1 min)
Le matériel commun à toutes les expériences est le support formé
par les deux demi-cercles rouges et la base noire (emboîter les deux
demi-disques et positionner le tout sur la base). Les différents
éléments sont ensuite emboîtés sur ce support.
Pour créer des charges
On peut électriser la baguette en la frottant avec le tissu en laine;
on crée alors des charges négatives.
Une méthode plus efficace consiste à charger un disque métallique.
Pour cela, on frotte une feuille en plastique, posée sur la table, avec
le tissu en laine. La feuille se charge négativement. On pose ensuite
le disque métallique sur le feuille en le tenant par la tige isolante.
Par influence, la face du disque en contact avec la feuille se charge
positivement; l'autre face négativement. On évacue les charges
négatives en posant le doigt sur cette dernière. Finalement, on
éloigne (lentement) le disque de la feuille en plastique. Le disque
est chargé positivement.
Pour vérifier que le disque est effectivement chargé, on dispose
d'une diode flash que l'on approche du disque. Lorsqu'elle est
parcourue par un courant, elle émet un flash lumineux
correspondant à l'émission du néon, d'autant plus intense que le
courant, et donc la charge, est élevé.
Références
Ref Planès :
Ref fournisseur:
ref=44#haut
Ref Pira :
vidéo
Electrostatique
CHARGES ELECTRIQUES
✔charges électriques
✔attraction des corps isolants
expérience 270101
PIRA
Assemblage (2 min)
Scotcher la bandelette au sommet du support afin qu'elle pende
verticalement.
✔ Electriser la baguette au moyen du tissu en laine.
✔ L'approcher de la bandelette et observer que la bandelette est
attirée par la baguette.
✔ Refaire l'expérience avec la feuille de plastique électrisée. De
part sa plus grande surface, la charge est plus importante et
l 'effet plus spectaculaire.
Références
Ref Planès : p 197, Expériences de Physique, M. Françon
Ref fournisseur:
ref=44#haut
Ref Pira :
task=viewdemo&id=5A40.20
vidéo
http://itunes.apple.com/fr/itunes-u/experiencesdelectrostatique/id486710975: signe des charges électriques
SIGNE DES CHARGES
Electrostatique
✔électrisation par frottement,
par contact
expérience
PIRA
Assemblage (1 min)
✔ Fabriquer un pendule en attachant une bille de polystyrène à
un morceau de fil conducteur et en l'enrobant de papier
aluminium (a priori, c'est déjà prêt).
✔ Fixer le pendule en haut du support général grâce à la tige
isolante de la boule métallique.
✔ Electriser le disque métallique au moyen de la feuille plastique
et du tissu en laine. Le disque est chargé positivement.
✔ L'approcher de la bille. La bille est attirée, touche le disque, se
charge positivement et est repoussée.
✔ Electriser la baguette noire au moyen de du tissu en laine. La
baguette est chargée négativement.
✔ Approcher la baguette de la bille. Celle-ci est attirée par la
baguette (effet plus ou moins clair...).
Références
Ref Planès : p 197, Expériences de Physique, M. Françon
Ref fournisseur:
ref=44#haut
Ref Pira :
Explications
L'un des 2 disques du dispositif est chargé positivement (par
contact avec le disque initialement électrisé), l'autre négativement
par influence avec le premier. La bille est initialement neutre. En
« désymétrisant » le système, la bille est attirée par l'un des deux
disques. Elle le touche, se charge comme lui, est repoussée et donc
attirée par l'autre disque qu'elle touche, etc...
Références
Ref Planès :
Ref fournisseur:
ref=44#haut
Ref Pira :
vidéo
http://itunes.apple.com/fr/itunes-u/experiencesdelectrostatique/id486710975
attraction des corps légers
Electrostatique
✔électrisation par frottement,
par contact, par influence
PING-PONG
ELECTROSTATIQUE
expérience 270301
PIRA
Assemblage (1 min)
✔ Fabriquer un pendule en attachant une bille de polystyrène à
un morceau de ficelle et en l'enrobant de papier aluminium (a
priori, c'est déjà prêt).
✔ Fixer le pendule en haut du support général grâce à la tige
isolante de la boule métallique.
✔ Placer deux disques métalliques de part et d'autre du pendule.
La distance entre les disques est de l'ordre de 1 cm.
✔ Electriser un disque métallique au moyen de la feuille plastique
et du tissu en laine.
✔ Charger l'un des deux disques fixés sur le support en le
mettant en contact avec le disque chargé.
✔ Eventuellement, tirer sur la ficelle ou rapprocher légèrement
l'un des deux disques; la bille se met à osciller.
Explications
L'un des 2 disques du dispositif est chargé positivement (par
contact avec le disque initialement électrisé), l'autre négativement
par influence avec le premier. La bille est initialement neutre. En
« désymétrisant » le système, la bille est attirée par l'un des deux
disques. Elle le touche, se charge comme lui, est repoussée et donc
attirée par l'autre disque qu'elle touche, etc...
Références
Ref Planès :
Ref fournisseur:
ref=44#haut
Ref Pira :
vidéo
http://itunes.apple.com/fr/itunes-u/experiencesdelectrostatique/id486710975
attraction des corps légers
Electrostatique
PALMIER ELECTROSTATIQUE
✔charges électriques
✔attraction, répulsion des corps
isolants
✔électrisation par contact
✔accumulation de la charge
expérience
PIRA
Assemblage (1 min)
✔ Former le « palmier » en découpant des bandelettes de 0,5 cm
de large et de 5 cm de long dans un morceau de papier de soie
(ne pas séparer les bandelettes les unes des autres). A priori,
c'est déjà prêt.
✔ Donner à l'ensemble la forme d'un palmier et l'introduire dans le
trou de la boule métallique.
✔ Electriser un disque métallique au moyen de la feuille plastique
et du tissu en laine.
✔ Charger la boule métallique par contact avec le disque
électrisé. Les bandelettes formant le « palmier » se redressent
et s 'écartent les unes des autres.
✔ Charger la boule plusieurs fois (il faut à chaque fois charger le
disque). La charge s'accumule sur la boule et l'effet est de plus
en plus net.
Références
Ref Planès :
Ref fournisseur:
ref=44#haut
Ref Pira :
Electrostatique
✔répulsion des charges de
même signe
✔accumulation de la charges
✔évacuation des charges à la
Terre
✔« électroscope »
MISE EN EVIDENCE DE LA
CHARGE
expériences 27.05 et 27.06
PIRA
Assemblage (2 min)
Découper une bandelette de papier de soie d'environ 10 cm de long
et 1 cm de large. La plier en deux et l'introduire dans la sphère
métallique positionnée sur le support comme le montre la photo.
✔ Electriser le disque métallique au moyen de la feuille plastique
frottée avec le tissu en laine.
✔ Charger la sphère avec le disque électrisé. La charge s'étend à
la bandelette de soie. Les deux morceaux de la bandelette,
portant des charges de même signe, se repoussent. Observer
que les deux morceaux de la bandelette s'écartent.
✔ Electriser le disque à nouveau et recommencer l'opération. La
charge portée par la sphère augmente et les bandelettes
s'écartent plus.
✔ Toucher la sphère avec le doigt pour évacuer les charges. Les
bandelettes se rapprochent.
Références
Ref Planès : Electroscope, Fig 367 p 199 « Expériences de Physique » M.
Françon
(cette expérience illustre le principe de l'électroscope sauf que les deux
feuilles de l'électroscope sont ici en matériau isolant).
Ref fournisseur:
ref=44#haut
Ref Pira :
vidéo
Electrostatique
TRANSFERT DE LA CHARGE
✔répulsion des charges de
même signe
✔transfert de charge
✔évacuation des charges à la
Terre
✔« électroscope »
expérience
PIRA
Assemblage (2 min)
Fabriquer un « électroscope » à partir d'une bandelette de papier de
soie (morceau d'environ 10 cm de long et 1 cm de large plié en
deux) scotché sous un disque métallique. Le positionner sur le
support comme le montre la photo.
✔ Electriser la feuille plastique en la frottant avec le tissu en laine
et la poser sur le disque métallique (pas au milieu sinon les
bandelettes se collent à la feuille). Observer que les bandelettes
s'écartent.
✔ Décharger le disque en touchant du doigt sa face inférieure. Les
bandelettes se rapprochent.
✔ Retirer la feuille plastique électrisée, les bandelettes s'écartent
à nouveau.
Explications
La feuille plastique est chargée négativement. Lorsqu'on la pose sur
le disque métallique, celui-ci se charge par contact. Des charges
positives, attirées par celles de la feuille plastique, apparaissent sur
sa face supérieure. Des charges négatives, repoussées par celles de
la feuille plastique, apparaissent sur la face inférieure. Les deux
morceaux de la bandelette de soie, qui « mesure » la charge de la
face inférieure, se chargent négativement et donc se repoussent.
Lorsque on touche la face inférieure avec le doigt, on évacue ces
charges négatives : on décharge la face inférieure et les bandelettes
se rapprochent. En retirant la feuille plastique électrisée, les charges
positives de la face supérieure du disque se répartissent. La face
inférieure est à nouveau chargée (positivement cette fois-ci) et les
bandelettes s'écartent.
Références
Ref Planès : Electroscope, Fig 367 p 199 « Expériences de Physique » M.
Françon
(cette expérience illustre le principe de l'électroscope sauf que les deux
feuilles de l'électroscope sont ici en matériau isolant).
Ref fournisseur:
ref=44#haut
Ref Pira :
vidéo
Magnétisme
✔diamagnétisme
✔aimant permanent
LEVITATION
DIAMAGNETIQUE
expérience
PIRA
vis
gros aimant
plaques en graphite
pyrolithique
petit
aimant
plateforme
réglable en hauteur
Assemblage (2 min)
Placer le gros aimant à l'extrémité inférieure de la vis, la vis étant
dévissée au maximum. Poser l'un des petits aimants (ça fonctionne
mieux avec l'aimant cubique) sur la plaque de graphite du bas.
Dévisser le support de cette dernière afin que le petit aimant soit à
environ 5 mm de la plaque de graphite du haut.
Manipulation (2-3 min)
Visser progressivement la vis pour rapprocher le gros aimant. Le
petit aimant se met à bouger sur la plaque de graphite inférieure.
Remonter alors légèrement la plateforme qui supporte le petit
aimant: il se met à léviter entre les 2 plaques.
Explications
Il n'est pas possible d'atteindre une lévitation stable de charges ou
d'aimants dans un champ statique qui présente une dépendance en
1/r² (théorème d'Earnshaw, 1848). En revanche, un état de
lévitation peut être obtenu avec des matériaux diamagnétiques
(matériaux qui, soumis à un champ magnétique statique, produisent
un champ magnétique s'opposant à ce dernier).
Les matériaux diamagnétiques sont les deux plaques de graphite
pyrolithique soumises au champ magnétique créé par le petit
aimant
néodyme
placé
entre
elles.
On ajuste la distance entre le petit aimant et le gros aimant placé
au bout de la vis afin que la force d'attraction du gros aimant
compense presque exactement la force gravitationnelle agissant sur
Expériences
associées
✔ diamagnétisme de l'eau
✔ diamagnétisme du bismuth
le petit aimant. Dans ce cas, les deux plaques de graphite
diamagnétiques en repoussant les pôles du petit aimant, transposent
celui-ci dans un état d'équilibre stable et il lévite.
Références
Ref Planès :
Ref Pira :
autres liens :
ref=71#haut
vidéo: http://www.dailymotion.com/video/x161tk_levitationdiamagnetique-2_tech
vidéos « susceptibilité magnétique d'un liquide » et « Diamagnétisme et
paramagnétisme », itunesU UPMC
http://itunes.apple.com/WebObjects/MZStore.woa/wa/viewPodcast?
id=504847783)
LOI DE LENTZ
Electromagnétisme
✔Induction, Loi de Lentz
✔Courants de Foucault
expérience
PIRA 5K20.25
Assemblage
aucun
Manipulation (2min)
✔Placer le morceau de métal dans le tube et boucher les deux
extrémités.
✔Retourner le tube et observer le temps de chute de l'objet
métallique.
✔Recommencer l'expérience avec l'aimant néodyme.
✔Comparer les temps de chute.
Explications
Cette expérience illustre le phénomène d'induction
électromagnétique.
D'après la loi de Lenz, le déplacement de l'aimant dans le tube en
cuivre crée un courant induit et ainsi, un champ magnétique,
opposé à celui qui lui a donné naissance, qui ralentit l'aimant dans
sa chute.
Références
Ref Planès : Phénomène d'induction électromagnétique, page 243 de
Expériences de Physique de M. Françon
Ref fournisseur:
ref=32#haut
Ref Pira :
task=viewdemo&id=5K20.25

Fiches d`expériences transportables

Transcription

Documents pareils

Ref. E600XE Tondeuse nez et oreilles Nouveau Design

Vendu orme de chine ref : 2501162

bon de commande

Fiche technique Decoration d ambiance

AIDE AU MONTAGE PNEUS PROFIL SURBAISSE OU RUN FLAT

Loin deToi 406

identification :: adresse de livraison

Weykick Arena (2 à 6 Weykick barik (tonneaux) 2

taboo tic tac boum cartes time`s up family times up

Histoire d`antan Paroles et musique : G.Jean Sur une montagne

Centre de Turin du Bureau International du Travail 22