statique des fluides

Physique appliquée
à l'Ergothérapie :
Laboratoires
Professeur : X.Renard
CONSIGNES POUR LES LABORATOIRES
Pour chaque laboratoire, munissez-vous d'une calculatrice, des notes de laboratoire, de la partie concernée du
cours théorique et de tout le matériel nécessaire pour prendre des notes et tracer des schémas.

Pour le laboratoire 1 (statique des fluides), il est nécessaire de relire les notes de cours avant le laboratoire
et de résoudre les exercices 27, 28, 31, 33 et 34 (voir exercices supplémentaires).

Pour le laboratoire 2 (mécanique et électricité), vous devez relire le chapitre du cours concernant les lois
de Newton et résoudre les exercices 1 et 3 (voir exercices supplémentaires).

Pour le laboratoire 3, vous devez prendre le cours théorique et les exercices supplémentaires.
Vous devrez également vous munir d'un jouet à piles (à prendre !!) avec bouton ON-OFF qui bouge ou
éventuellement qui fait du bruit. Un jouet par groupe est suffisant. (Renseignez-vous auprès des anciens
étudiants, on en trouve déjà à environ 5 €)
Exemples : une voiture (pas téléguidée !), un camion, un bateau, une peluche, voire même un objet du style
père Noël, ou plus spécial encore ...
(Quelques photos de jouets qui pourraient convenir se trouvent à la fin de ces notes)
RAPPORTS DE LABORATOIRES
Vous devrez rendre 3 rapports de laboratoires environ deux semaines après la fin de chacun de ceux-ci (la date
de remise sera fixée le jour du laboratoire).
Un seul rapport par groupe (de 2 ou 3 étudiants) est suffisant mais libre à vous de rendre un rapport personnel.
Aucun retard ne sera accepté !
Caractéristiques du rapport

Un rapport doit comporter un titre et la date ainsi que le nom, la section et le groupe de chacun des
étudiants.

Il peut être tapé à l'ordinateur mais ce n'est pas obligatoire.

La présentation doit être particulièrement soignée (+ orthographe).

Il peut comporter des photos, mais de nouveau ce n'est pas obligatoire, des schémas ou dessins soignés
étant suffisants.

Pour chaque expérience, vous devez indiquer le matériel utilisé.

Décrivez l'expérience réalisée et ajoutez autant que possible des schémas.

Si vous effectuez des calculs, n'oubliez pas d'indiquer les unités de chaque grandeur.

L'expérience et les résultats ayant été décrits, il faut impérativement interpréter ces résultats et conclure.
1
LABORATOIRE 1 : STATIQUE DES FLUIDES
1.
PRESSION DANS LES FLUIDES
P = Po + gh
1) Application directe : comment calculer la pression à une certaine profondeur dans la mer ?
Que représente dans ce cas P0 ?
2) Effet d'un changement de liquide : que devient la pression à la même profondeur dans un lac ?
3) Effet de g : calculez la pression à une certaine profondeur dans un flacon de mercure
1° sur la Terre.
2° dans un abri pressurisé sur la Lune.
3° sur la Lune, mais hors abri.
4) Extension aux gaz : dans le cas de l'atmosphère,
Que vaut la pression atmosphérique normale exprimée en Pa ? en kgf/cm² ? en atm ? en mmHg ? en bars ?
en m d'H2O ?
Comment calculer le poids de l'air que vous portez sur la tête ?
Décrire le principe de la ventouse.
5) Les poumons
Le rôle des poumons est d’effectuer les échanges gazeux du système. Ce mécanisme fonctionne via une
différence de pression entre la pression à l’intérieur et à l’extérieur des poumons.
La pression à l’intérieur des poumons dépend du volume de chaque poumon.
Puisque la pression tend toujours à s’équilibrer, il y aura échange gazeux du milieu à haute pression vers le
milieu à basse pression.
Schéma détaillé des poumons
Plèvre viscérale : Membrane qui entoure le tissu pulmonaire.
Plèvre pariétale : Membrane qui entoure la plèvre viscérale.
Cavité pleurale : Cavité à pression relative négative empêchant
l’affaissement des tissus pulmonaires et contrôlant le volume du
poumon.
Diaphragme : Muscle qui augmente ou diminue le volume de
la cavité pleurale.
Cage thoracique : Augmente ou diminue le volume de la cavité
pleurale via les muscles respiratoires.
2
Principe de fonctionnement des poumons
Au repos
La pression relative à l'intérieur des poumons est de 0 mm Hg (pression atmosphérique de 760 mm Hg).
La cavité pleurale est à une pression relative de – 4 mm Hg (soit une pression totale de 756 mm Hg).
Poumons en inspiration normale
Le diaphragme et les muscles de la cage thoracique tirent sur la plèvre pariétale, provoquant une baisse de la
pression relative à l'intérieur de la cavité pleurale (de -4 à -6 mm Hg). Il s'ensuit une hausse du volume des
poumons et par conséquent une baisse de la pression relative à l'intérieur des poumons (de 0 mm Hg à -1 mm
Hg).
La pression est plus faible à l'intérieur qu'à l'extérieur des poumons. L'air extérieur entre donc dans les poumons
jusqu'à ce que la pression relative à l'intérieur des poumons soit égale à 0 mm Hg (P poumons = Pextérieure).
Poumons en expiration normale
Le diaphragme et les muscles de la cage thoracique poussent sur la plèvre pariétale, provoquant une hausse de la
pression relative à l'intérieur de la cavité pleurale (de -6 à -2 mm Hg).. Il s'ensuit une baisse du volume des
poumons et par conséquent une hausse de la pression relative à l'intérieur des poumons (de 0 mm Hg à +1 mm
Hg).
La pression est plus élevée à l'intérieur qu'à l'extérieur des poumons. L'air sort des poumons jusqu'à ce que la
pression relative à l'intérieur des poumons soit égale à 0 mm Hg (Ppoumons = Pextérieure).
inspiration
repos
0 mm Hg
0 mm Hg
0 mm Hg
-1 mm Hg
-4 mm Hg
-6 mm Hg
Cavité
pleurale
Intérieur des
poumons
expiration
0 mm Hg
+1 mm Hg
-2 mm Hg
3
2.
APPLICATION AU SYSTEME CIRCULATOIRE.
En supposant que statique des fluides puisse être appliquée sans restriction,
1) Calculer la pression artérielle en pascals au niveau du cœur sachant que la pression moyenne du sang est de
100 mm Hg (120 mm Hg en en systole et 80 mm Hg en diastole).
(sang = 1,0595.103 kg/m³)
2) Comparer la pression artérielle en pascals et en mm Hg au niveau du cœur, de la tête et des pieds :



1° en station debout.
2° en position couchée.
3° en cas de "poirier".
Lors de la mesure de la pression artérielle avec un sphygmomanomètre, pourquoi mesure-t-on généralement
dans le haut du bras ?
3) Que se passe-t-il en cas d'une chute de tension ?
4) Quel est l'intérêt de "l'effet naturel" ou du "réflexe naturel" ?
5) Que faire ("action mécanique") pour améliorer l'état du malade ?
6) Expliquez le rôle des valves dans les veines des jambes.
Exercices
1) Lors d'une transfusion sanguine, on place une perfusion à 1 m au-dessus d'une veine dont la pression interne
est égale à 2 mm Hg (en plus de la pression atmosphérique !). Que vaut la pression effective (en mm Hg)
agissant lors du transfert du sang dans la veine ? (sang = 1,0595.103 kg/m²)
(Rép. : 76 mm Hg)
2) Le phénomène de succion est souvent utilisé pour effectuer le drainage de cavités du corps humain (par
exemple, le liquide aspiré peut être du sang, de l'urine, de la bile ou encore du liquide digestif). Pour ce faire,
supposons que l'on utilise une bouteille reliée à un tube et suspendue à une hauteur de 37 cm au-dessus de la
fin de ce tube placé dans le corps. Pour permettre le drainage, on produit dans la bouteille une pression
inférieure de 100 mm Hg à la pression atmosphérique (on peut dire qu'on produit une pression "négative" de
100 mm Hg).
Calculer la pression effective agissant dans la partie inférieure du tube. (on prendra un liquide de densité
égale à 1)
(Rép. : 72,8 mm Hg)
4
3.
BAROMETRE A MERCURE
1) Dans le tube barométrique, qu'y a-t-il dans la cavité qui surmonte le mercure ? Expliquer le principe de
fonctionnement.
Que se passerait-il si on avait mis de l'eau à la place du mercure ? En déduire jusqu'à quelle hauteur on peut
faire monter de l'eau à l'aide d'une pompe aspirante.
?
2) Quelles sont les deux raisons pour lesquelles on n'utilise pas de baromètre à alcool ?
3) Que se passe-t-il si on ouvre l'extrémité fermée du tube barométrique ? Que se passe-t-il si on la connecte à
une pompe ?
4) Que se passe-t-il si le liquide dans lequel plonge le tube est placé dans une enceinte hermétiquement close ?
A ce propos,
Que se passe-t-il si l'on boit avec une bouteille en plastique sans laisser rentrer l'air ? Et avec une bouteille en
verre ?
Que peut-on dire par conséquent des bouteilles de perfusion (baxter) en verre et en plastique ?
4.
POUSSEE D'ARCHIMEDE
Rappel sur les caractéristiques et l'origine de la poussée d'Archimède.
5.
POIDS APPARENT
Rappel sur le poids apparent.
6.
CORPS FLOTTANT
1) Définition et formules.
2) Pour un iceberg, déterminer quel est le pourcentage de volume immergé par rapport au volume total.
(on prendra eau de mer = 1025 kg/m³ et iceberg = 917 kg/m³)
3) Pour quelles raisons le niveau des mers va-t-il monter en cas de réchauffement climatique ?
5
7.
7.1.
MANIPULATIONS D'HYDROSTATIQUE
Vérification du principe d'action et de réaction et poussée d'Archimède
Matériel : dynamomètre, balance de cuisine, masse.
Un récipient contenant de l'eau est posé sur une balance de cuisine.
On suspend un corps à un dynamomètre et on immerge ensuite le corps dans l'eau. Il est préférable
d'immerger l'objet le plus profondément possible (il ne doit pas être nécessairement totalement immergé),
mais il ne peut en aucun cas toucher les parois du récipient lors des mesures.
1) Dessiner les forces agissant sur le corps avant et après immersion.
2) Comment s'appelle la force mesurée par le dynamomètre avant l'immersion ? après immersion ?
A ce stade, relisez dans vos notes de cours la troisième loi de Newton (action-réaction).
3) On considérera que la poussée d'Archimède est la force d'action. Comment pourrait-on décrire cette
force d'action ? Sur quoi agit-elle ?
4) A toute force d'action correspond une force de réaction. Décrire cette force de réaction. Sur quoi agitelle ?
5) A partir des indications des appareils (balance et dynamomètre), calculer l'intensité en newtons des
forces d'action et de réaction en tenant compte des erreurs de lecture des appareils.
a) Erreur de lecture avec le dynamomètre : une graduation.
Mesure dynamomètre : valeur  erreur lecture
b) L'unité de mesure de la balance est le gf (gramme-force)
avec 1 kgf = 10 N.
Erreur précision de la balance : 5 gf (à transformer en newtons)
Mesure balance : valeur  erreur précision
6) La troisième loi de Newton est-elle vérifiée ? Conclure.
(Attention : vous devez travailler en unités SI; par exemple, toutes les forces doivent être exprimées en
newtons)
6
7.2.
Mesure de la masse volumique d'une huile : méthode du flacon jaugé
On utilise un flacon gradué en ml.

peser le flacon vide : m1

remplir le flacon d'un volume de 500 ml d'huile dont on veut calculer la masse volumique

peser le flacon rempli : m2

masse du liquide : m = m2 –m1

Calculez la masse volumique de l'huile (en kg/m³) ainsi que sa densité.
Comparer les valeurs obtenues à celles de l'eau. Conclure.
7.3.
Poussée d'Archimède, flottabilité
Matériel : bouteille en plastique, capuchon de stylo, écrou.

Remplir la bouteille d'eau à ras bord.

Lester la tige du capuchon avec un petit écrou pour que le capuchon flotte lorsqu'on l'introduit dans la
bouteille (la tige vers le bas).

Introduire le tout dans la bouteille et la refermer (il faut que le capuchon flotte).

Exercer une pression sur la bouteille : le capuchon descend. Essayer de le stabiliser au centre de la
bouteille.

Quelles sont les forces agissant sur le capuchon ? Représentez-les.

Dans votre rapport, expliquer en détail, à l'aide des théories vues au cours le principe de fonctionnement.
Répondre aux deux questions suivantes:
1) Que se serait-il passé si on avait placé le capuchon dans la bouteille avec la tige vers le haut ? Pourquoi ?
2) Quel moyen de transport utilise le mode de fonctionnement illustré dans l'expérience ? Expliquer.
7.4.
Les deux canettes et la poussée d'Archimède (à faire à domicile)
1) Munissez-vous de deux canettes de coca : l'une de coca normal et l'autre de coca zéro.
2) Remplissez d'eau un récipient suffisamment grand pour contenir les deux canettes sans qu'elles touchent les
bords.
3) Immergez complètement les deux canettes dans l'eau au centre du récipient, lâchez-les et observez.
4) Faites un schéma indiquant les forces agissant sur les canettes.
5) A l'aide des formules du cours, calculez le poids apparent de chacune des deux canettes.
Rappel : volume d'un cylindre = .r².h
Remarque : la hauteur sera estimée à 11,0 cm.
6) Conclure.
7
LABORATOIRE 2, PREMIERE PARTIE : ELECTRICITE EN COURANT CONTINU
1.
LE COURANT ELECTRIQUE DEPLACEMENT DE CHARGES ELECTRIQUES
Prenons une analogie simple : supposons que vous soyez assez habile pour faire tenir en équilibre une bille dans
un tube. Si vous maintenez le tube bien horizontal, la bille est immobile, à peine frémissez-vous que la bille se
met en mouvement, parallèlement vous observez que ce mouvement n'est possible que dans la mesure où vous
inclinez le tube. Vous avez donc créé une différence de niveau pour mettre en mouvement la bille.
2.
DIFFERENCE DE POTENTIEL, TENSION ET GENERATEURS
En électricité, il en va de même, pour faire circuler des électrons 1 (le courant) on a besoin de produire
préalablement une différence de potentiel (une tension) entre deux bornes.
Cette différence de potentiel est obtenue à l'aide d'un générateur qui maintient, en courant continu, un
déséquilibre entre sa borne positive et sa borne négative, c'est-à-dire qu'il y a beaucoup d'électrons à la borne
négative et peu d'électrons à la borne positive. Tant que ces deux bornes ne sont pas réunies, aucun courant ne
circule.
Le courant électrique produit par un générateur peut être :

soit continu (DC : "Direct Current"),

soit alternatif (AC : "Alternative Current").
Le générateur DC chargé maintient un déséquilibre entre sa borne positive et sa borne négative comme expliqué
ci-dessus (piles, accumulateurs).
Le générateur AC est un alternateur. Les bornes sont alternativement positives et négatives. (remarque : ce que
l'on appelle improprement "dynamo de vélo" est en fait un alternateur)
La figure ci-dessous présente une analogie hydraulique de la différence de potentiel et du générateur.
La pompe (générateur) permet de
maintenir une différence de niveau
d'eau entre A et B (bornes + et -) ce
qui permet un écoulement permanent
d'eau, tout comme une différence de
potentiel peut créer un écoulement
permanent d'électrons.
1
Dans les électrolytes (liquides contenant des ions positifs et négatifs), le courant électrique est du au
déplacement d'ions (anions et cations).
8
9
3.
3.1.
L'INTENSITE DU COURANT ELECTRIQUE
Définition
Pour calculer le débit d'un fleuve, on mesure le volume d'eau qui traverse par seconde la section du fleuve à un
endroit donné.
De la même manière, l'intensité du courant électrique I, c'est la quantité de charges électriques qui traverse par
seconde la section du conducteur en un point.
q
I=
t
Avec :
q : charge en coulomb (C)
t : l'intervalle de temps en secondes (s)
L'unité SI de l'intensité de courant est l'ampère (A) : 1 A = 1 C/S
Si I = 2A, en 1 sec, la section du conducteur est traversée par une charge de 2C.
Question : Pour un courant électrique de 3 A, et sachant que |qélectron| = 1,6 . 10-19 C, combien d'électrons
traversent la section du conducteur en 6 sec ?
3.2.
Quelques valeurs d'intensité du courant électrique
Appareil
Intensité (A)
Ampoule de lampe de poche
0,2
Ordinateurs, radio, TV
0,5
Lampe (25 à 100 W)
0,2 à 0,5
Foreuse
2
Fils téléphoniques
quelques mA
Radiateur électrique
une dizaine d'A
Machine à laver
2
Dans le corps humain, de très faibles courants sont produits notamment au niveau du cerveau, du cœur et des
muscles qui permettent d'obtenir par exemple des électroencéphalogrammes (EEG) et des électrocardiogrammes
(ECG).
4.
LA RESISTANCE ELECTRIQUE
Lorsque des électrons se déplacent dans un conducteur, celui-ci, selon sa nature, opposera une plus ou moins
grande résistance au passage des électrons et donc du courant électrique.
Les corps très conducteurs, tels que le cuivre, l'or, l'argent, opposent une faible résistance au passage du courant
électrique contrairement aux isolants comme le plastique, le verre ou l'air par exemple.
La résistance électrique, notée R, se mesure en ohms () dans le système international d'unités.
Dans les circuits électriques, les résistances sont représentées par le symbole :
ou
10
5.
CIRCUIT ELECTRIQUE
récepteur
Un circuit électrique est une suite ininterrompue de conducteurs.
Le circuit le plus simple est constitué par:
- un générateur
- un récepteur électrique (lampe, moteur)
- un interrupteur2
interrupteur
générateur
On peut ajouter des appareils de mesure :

Pour mesurer l'intensité du courant électrique, on utilise un ampèremètre. L'ampèremètre est un appareil
qui possède une faible résistance interne. Pour les ampèremètres à aiguille (analogiques) et en courant
continu, il faut respecter les polarités. Ces polarités sont déterminées par rapport à celles du générateur.
Dans le cas d'un ampèremètre numérique, il ne faut pas se soucier de la polarité.
Symbole d'un ampèremètre :

A
Pour mesurer la différence de potentiel (la tension) aux bornes d'un récepteur par exemple, on utilise un
voltmètre. Le voltmètre est un appareil qui possède une très grande résistance interne.
Symbole d'un voltmètre :
V
Un ampèremètre est toujours placé en série dans la branche du circuit transportant le
courant à mesurer, tandis qu'un voltmètre est toujours placé en parallèle entre les deux
points dont on veut mesurer la différence de potentiel.
6.
LE SENS DU COURANT ELECTRIQUE
Par convention, le sens du courant électrique dans un récepteur est celui de charges positives, donc de la borne
positive du générateur vers la borne négative.
Récepteur
I
Dans un conducteur métallique, il n'y a pas de déplacement de charges positives : seuls les électrons se déplacent.
Il ne faut donc pas confondre le sens conventionnel du courant avec le sens réel des électrons dans un conducteur
métallique.
2
Quand "on allume la lumière" en poussant sur l'interrupteur, on ferme le circuit, il y a du courant qui passe.
Quand le circuit est ouvert, le courant ne passe pas.
11
7.
LA LOI D'OHM
La différence de potentiel U aux bornes d'un conducteur, de résistance R, est égale au produit de la résistance R
et du courant I passant dans ce conducteur.
U=R.I
8.
Avec
U: différence de potentiel (Volts)
R: résistance ()
I: intensité de courant (A)
LES DANGERS DU COURANT ELECTRIQUE
Le corps humain peut être considéré comme un récepteur électrique et la gravité des dommages corporels
provoqués par le courant électrique résulte de la conjugaison de plusieurs facteurs :

La valeur de l'intensité du courant électrique circulant à travers le corps humain, valeur qui dépend ellemême de la source d'énergie électrique (puissance, tension) et du milieu dans lequel s'exerce
habituellement l'activité (emplacement de travail isolant ou très conducteur).

Le trajet du courant dans l'organisme suivant que le contact s'établit entre deux mains ou entre une main
et les pieds par exemple.
Dans l'organisme, le courant électrique suit des trajets préférentiels qui passent par les organes offrant
la moindre résistance : le cœur, les poumons, les reins.
Des contacts établis entre deux doigts d'une même main n'offriront qu'un court trajet limité à la main,
alors qu'une liaison établie entre chacune des deux mains intéressera la totalité du thorax, c'est-à-dire le
cœur et les poumons.
Ces notions de trajet du courant électrique sont déterminantes dans les conséquences des accidents
puisque ce courant, en circulant à l'intérieur du corps humain, peut affecter ou non des organes vitaux.

La durée de passage du courant électrique à travers le corps humain.

L'état général et les caractéristiques physiologiques de la personne soumise à l'action du courant
électrique (fatigue, âge, santé, état et qualité de la peau, …)
Le corps humain se laisse parcourir par le courant électrique avec plus ou moins de facilité suivant
sa propre résistance électrique qui représente l'obstacle que la peau et les tissus intérieurs opposent
au passage du courant. La peau constitue la barrière la plus efficace à la pénétration du courant à
l'intérieur du corps et sa résistance électrique varie en fonction :

De son état de surface (peau sèche, humide, imprégnée de produits chimiques),

De son épaisseur (peau fine ou calleuse).
Pour une peau sèche et fine, au-delà d'une tension qu'on peut estimer à 40-50 volts, la barrière
isolante cède et le courant augmente très rapidement; il n'est plus limité que par la résistance des
tissus et des liquides internes qui est faible par rapport à celle de la peau.

La surface de contact : la résistance électrique diminue avec l'augmentation de la surface de contact avec
un élément sous tension. Par exemple, le contact avec la paume de la main se traduit par une résistance
plus faible qu'un contact avec le bout des doigts.
12
9.
ECHELLE D'INTENSITE
Le danger d'une décharge électrique dans l'organisme dépend des régions traversées. A titre indicatif, on a classé
en quatre échelles les effets du courant électrique sur le corps humain. Les valeurs indiquées sont approximatives
et varient selon les personnes, comme on l'a déjà vu précédemment.
Notons qu'en courant alternatif, le seuil de perception est de l'ordre de 1 mA se traduisant par une sensation de
léger picotement. Le seuil de douleur est atteint à environ 3 mA (sans toutefois être dangereux à cette intensité).
Echelle I
Courant continu : < 80 mA. Courant alternatif (50 Hz) : entre 10 et 25 mA.
Il n'y a pas d'effet cardiaque, mais une faible tétanisation des muscles respiratoires.
Echelle II
Courant continu : entre 80 mA et 300 mA. Courant alternatif (50 Hz) : entre 25 mA et 80 mA.
Il y a, en général, arrêt cardiaque suivi soit de reprise des battements, soit de fibrillation ventriculaire (contraction
anarchique des fibrilles du muscle cardiaque) si la durée est supérieure à 30 s.
Echelle III
Courant continu : entre 300 mA et 3 à 8 A. Courant alternatif (50 Hz) : entre 80 mA et 3 A.
Si la durée de passage dépasse 0,1 à 0,3 s, la fibrillation ventriculaire est pratiquement constante.
Echelle IV
Courants de plus de 3 A.
Il y a arrêt cardiaque et, si le passage dure, de graves brûlures peuvent apparaître.
Remarque : on peut constater que pour produire les mêmes effets en courant continu qu'en courant alternatif, il
faut une intensité 2 à 4 fois supérieure. C'est du essentiellement au fait qu'en courant continu, le courant ne
varie pas et stimule donc moins le muscle.
Applications
1) Un ouvrier travaille sur une machine-outil et veut réenclencher, dans une armoire de commande, un relaisthermique; malencontreusement, il entre en contact avec un conducteur porté au potentiel 230 V par rapport
à la terre. On considérera que la résistance du corps humain est de 2000 ohms à cette tension.
Calculer (par la loi d'Ohm : U = RI) l'intensité de courant qui le traverse à cet instant, en supposant que le
contact s'établisse entre la main et les pieds. Interpréter le résultat obtenu.
2) Un adulte se prépare à tondre son gazon qui est encore humide. Dû à une défectuosité, la personne reçoit un
choc alors qu'il démarre l'engin. Calculer par la loi d'Ohm le courant par rapport à deux scénarios:
-
la personne porte des bottes de travail : R = 50 000 ohms, U = 220 volts
-
la personne a les pieds nus (et donc mouillés) : R = 1500 ohms, U = 220 volts
Conclure.
13
10. REALISATION DE CIRCUITS ELECTRIQUES EN COURANT CONTINU
Règle de sécurité :
Afin de ne pas endommager les appareils, les montages seront toujours réalisés hors tension. Le générateur
n’est branché et les mesures ne sont réalisées qu’une fois le circuit complètement monté et vérifié.
Matériel :






1 générateur de courant continu
1 ampèremètre analogique (à aiguille)
1 voltmètre numérique
Des câbles de connexion (rouges et noirs)
2 résistances
1 plateau de montage
10.1. Manipulation 1 : Vérification expérimentale de la loi d'Ohm
(a)
Réaliser le montage ci-dessous pour chacune des deux résistances (47  et 100 );
(b)
Régler la tension du générateur pour obtenir une intensité de courant de 80 mA.
(c)
Sur base des caractéristiques du circuit, calculer la valeur de chacune des résistances ; comparez-la
avec la valeur réelle ;
(d)
Conclure.
V
Résistance
A
e
U (V)
I (A)
Valeur calculée R =
U/I ()
Valeur réelle de R
()
47
100
14
10.2. Manipulation 2 : Montages en série
Faire le montage où les deux résistances sont placées en série (prendre R1 = 470  et R2 = 100 )
Régler la tension du générateur pour obtenir une intensité de courant de 20 mA.
Avec le voltmètre numérique, mesurer la tension aux bornes du générateur ;
Avec le voltmètre numérique, mesurer la tension aux bornes de chaque résistance. Qu'en déduisezvous ?
e) A l'aide de la loi d'Ohm, calculer la résistance équivalente aux deux résistances placées en série. Qu'en
déduisez-vous ?
a)
b)
c)
d)
R1 = 470 
R2 = 100 
A
V
10.3. Mesure de la résistance du corps
Mesurer la résistance de votre corps entre les deux mains à l'aide d'un multimètre numérique.

D'abord avec les doigts secs.

Ensuite avec les doigts mouillés de salive ou d'eau.

Conclure.
Questions :
Qu'est-ce que l'électrophysiologie ?
Suite à l'expérience que vous avez réalisée, que peut-on conclure sur les mesures faites en électrophysiologie ?
(ECG, EEG, ...)
ECG : électrocardiogramme
EEG : électroencéphalogramme
10.4. Mise en évidence de la perception variable du courant électrique en fonction des personnes.
Matériel

une bobine 1600 spires avec un noyau de fer

deux câbles de connexion reliés à la bobine

une pile 4,5 V
Placer un doigt sur le conducteur de chacune des deux fiches, établir le contact à la pile, attendre quelques
instants puis écarter les fiches des bornes de la pile tout en gardant les doigts bien en contact avec les
conducteurs.
Observer les sensations sur chaque étudiant et conclure.
15
LABORATOIRE 2: DEUXIEME PARTIE
EXPERIENCE DE MECANIQUE, LE PLAN INCLINE
1) Matériel

Un plan incliné réglable muni d'une échelle permettant de mesurer l'angle d'inclinaison.

Un petit chariot de masse 35 g.

Un dynamomètre.

Une masse de 1 kg.
2) Détermination du coefficient de frottement statique S.
Pour cette expérience, le dynamomètre n'est pas utilisé.
a) Placer le chariot sur le plan incliné horizontal et déposer dessus la masse de 1 kg.
b) Relever le plan incliné jusqu'à ce que le chariot se mette en mouvement. Noter la valeur de l'angle .
c) Faire un schéma en indiquant l'ensemble des forces agissant sur le chariot et placer un système de
référence.
d) Ecrire la 2ème loi de Newton.
e) Projeter les vecteurs forces suivant l'axe des x et l'axe des y.
f) A partir des deux équations obtenues, montrer que S = tg  et calculer la valeur de S et de la force de
frottement Ff.
g) Calculer la valeur de la force de réaction normale FN.
3) Détermination de la force de frottement et de la force de réaction normale pour différents angles
d'inclinaison.
Pour cette expérience, il faut choisir pour chaque angle d'inclinaison le dynamomètre donnant la valeur la plus
précise.
Attention, il faut visser légèrement pour éviter d'abimer le cylindre du dynamomètre.
a) Placer le dynamomètre parallèlement au rail et le relier au chariot. Mettre la masse de 1 kg sur le chariot.
b) Incliner le rail d'un angle de 15° et noter la valeur affichée sur le dynamomètre.
c) Faire un schéma en indiquant l'ensemble des forces agissant sur le chariot et placer un système de
référence. (ne pas oublier la force exercée par le dynamomètre sur le chariot)
d) A partir de la 2ème loi de Newton, calculer les valeurs de la force de frottement Ff et de la force de réaction
normale FN.
e) Recommencer la mesure et les calculs pour un angle de 20°.
f) Comparer les valeurs obtenues pour Ff et FN pour les différents angles d'inclinaison (y compris l'angle
obtenue au paragraphe 2) et conclure.
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LABORATOIRE 3 : ADAPTATION D'UN JOUET A PILES ET EXERCICES
SUPPLEMENTAIRES
ADAPTATION D'UN JOUET A PILES3
L'expérience à réaliser est décrite dans les pages suivantes qui ne sont qu'un fil conducteur. Il faudra adapter les
manipulations présentées au jouet que vous avez à votre disposition et au matériel disponible au laboratoire.
Le rapport doit contenir :

Le but et l'intérêt pratique en ergothérapie de ce laboratoire,

La liste du matériel utilisé,

Une description la plus détaillée et la plus complète possible des différentes étapes suivies pour la
transformation du jouet (ajouter des photos et/ou des schémas détaillés),

Tracer le circuit électrique complet et modifié,
Si quelqu'un devait refaire cette expérience sans votre aide, il doit trouver dans votre rapport tous les
renseignements suffisants pour y arriver.
La présentation est évidemment essentielle.
Remarque : on peut adapter également de manière analogue une radio (bouton ON-OFF), un jeu de questions
(BUZZER), …
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"Comment adapter un jouet à pile pour un enfant ayant une déficience physique"
Luce Lefèvre, Hôpital Marie-Enfant, Montréal, 1987, 15 pages
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Voici quelques autres réalisations :
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