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Principe
La chute libre est observable partout dans la vie quotidienne lorsque des objets tombent au sol. Historiquement, le développement de la théorie de la gravitation est souvent associé à Isaac Newton. Dans le cas idéal, la seule force agissant sur un corps en chute dans le champ gravitationnel terrestre est son poids, ce qui provoque une accélération uniforme. En réalité, la résistance de l’air influence le mouvement. Plus la surface est grande et plus la densité du corps est faible, plus l’effet de freinage est important. Dans cette expérience, la résistance de l’air et la poussée d’Archimède sont négligées afin d’étudier un mouvement uniformément accéléré. Grâce au MotionBoard, la chute d’un MotionDot est enregistrée en temps réel, ce qui permet de déterminer expérimentalement l’accélération de la pesanteur.
Exercices
- Relâcher un MotionDot à l’aide d’un électroaimant et le laisser tomber le long du MotionBoard.
- Enregistrer les données de position en temps réel à l’aide de l’application LABsense.
- Analyser les données vitesse–temps.
- Déterminer l’accélération de la pesanteur à partir de la courbe obtenue.
- Répéter l’expérience plusieurs fois et calculer une valeur moyenne.
- Comparer la valeur mesurée à la valeur de référence et discuter des éventuels écarts.
Objectifs
Les apprenants doivent d’abord comprendre qu’un corps en chute libre effectue un mouvement uniformément accéléré. À cette fin, un MotionDot est lâché depuis différentes hauteurs et son mouvement est enregistré à l’aide du MotionBoard. Les élèves doivent maîtriser les notions de vitesse, d’accélération, d’énergie potentielle et d’énergie cinétique. Dès l’introduction à la mécanique, ils doivent être capables d’analyser des données expérimentales et de déterminer expérimentalement l’accélération de la pesanteur.
Avantages
- Enregistrement numérique précis de la chute libre en temps réel dans l’application LABsense
- Analyse directe des données vitesse–temps
- Détermination expérimentale de l’accélération de la pesanteur
- Illustration claire d’un mouvement uniformément accéléré
- Idéal pour le collège et le lycée
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