énergie et mouvement

[ppgaza]

Pour ça j'ai fait des montages de vidéos de crash tests :

http://www.sciphy.fr/index.php/danger-de-la-vitesse-crash-tests
http://www.sciphy.fr/index.php/crash-tests-influence-de-la-masse

Ah tient ce post me permet de te remercier pour tes montages vidéos ! J'utilise avec mes élèves la vidéo du bus et de la voiture. Pour voir l'influence de la vitesse, j'avais trouvé une autre vidéo un peu plus impressionnante : https://www.youtube.com/watch?v=OoJqCsHAak8

[Trane]

Influence de la masse (extrait de Xenius)
https://www.youtube.com/watch?v=bfuQ6bAi9kU&feature=youtu.be

[oli_modesto]

Je mets du sable dans un cristallisoir et je fais chuter une bille en verre et une acier de même diamètre à différentes hauteurs.

[xavier29]

Je mets du sable dans un cristallisoir et je fais chuter une bille en verre et une acier de même diamètre à différentes hauteurs.

Et ? Tu peux détailler ?

[oli_modesto]

Si tu fais chuter la bille en acier et la bille en verre à la même hauteur, tu vas observer que le diamètre de l'impact sur le sable est plus grand avec la bille en acier.
Si tu fais chuter la bille en acier (ou la bille en verre) à des hauteurs différentes (donc des vitesses différentes), tu vas observer que plus tu lâches la bille de haut, plus le diamètre de l'impact est grand.

[xavier29]

Si tu fais chuter la bille en acier et la bille en verre à la même hauteur, tu vas observer que le diamètre de l'impact sur le sable est plus grand avec la bille en acier.
Si tu fais chuter la bille en acier (ou la bille en verre) à des hauteurs différentes (donc des vitesses différentes), tu vas observer que plus tu lâches la bille de haut, plus le diamètre de l'impact est grand.

Vi vi vi. Euh mais encore ?
Tu n'as pas des élèves qui te disent : "monsieur on a vraiment rien appris dans cette expérience, tout ça on le savait déjà" ? Tout le monde sais que plus c'est lourd plus ça fait des dégâts, et plus ça tombe de haut aussi, non ?

Lies-tu hauteur de chute et vitesse ? Fais-tu le lien entre les diamètres d'impact et l'énergie cinétique dissipée ? Ton expérience permet-elle de montrer la proportionnalité entre énergie dissipée et vitesse au carré ? Permet-elle de montrer la proportionnalité entre énergie dissipée et masse ? Avec quel pourcentage d'erreur ?

[oli_modesto]

C'est quoi toutes ces questions ?
L'activité se nomme "météor crater" (voir site académique Bordeaux : tu tapes "météor crater Bordeaux" sur google).
Ce sont les élèves qui doivent trouver les expériences à faire à partir du matériel disponible. Ils arrivent presque tous à trouver qu'il faut faire chuter les billes à des hauteurs différentes ou à la même hauteur.
Savoir que c'est lié est une chose, le prouver en est une autre.
Après, lors de la correction, je lie en effet (puisque les hauteurs sont faibles) hauteur et vitesse.
On fait le lien entre le diamètre de l'impact et l'énergie dissipée ainsi que la masse.
Concernant la proportionnalité, je n'ai pas essayé mais à mon avis cela reste compliqué. Les hauteurs étant faibles (les élèves vont jusqu'à 40 cm maximum), cela se joue parfois à deux millimètres près entre chaque mesure.

[phys19140]

Je fais moi aussi cette activité où les élèves doivent proposer un protocole afin de déterminer deux paramètres expérimentaux qui influencent le diamètre du cratère. Pour ceux qui ont besoin d'aide je leur fournis les schémas suivants. Certains ont mesuré la vitesse à la limite du sable avec un capteur acheté chez Sordalab ; ils avaient pensé à lâcher la bille dans un tube pour le guidage de la chute.

En pièce jointe un document d'élève regroupant leur résultats, avec graphique diamètre (masse).

Pour les explications de la forme des courbes, je crois que notre collègue Mathieu Laurent a traité cette expérience dans son premier livre
https://www.editions-ellipses.fr/comment-terre-avec-chronomtre-expriences-physique-avec-matriel-beaucoup-dingniosit-p-11310.html

[xavier29]

C'est quoi toutes ces questions ?

J'espère que je ne t'ai pas vexé; si oui pardonne moi : j'aime bien aller au fond des choses. Ce que je trouve que le plus important lorsque l'on voit l'énergie cinétique avec les élèves au collège, c'est qu'ils intègrent que la vitesse intervient avec un facteur 2, contrairement à la masse. Aller au delà du constat évident : plus c'est lourd ou plus ça va vite... et plus ça fait des dégâts.
Je voulais savoir dans quelle mesure ce type d'expérience permet de le montrer le facteur 2 de v. Les tubes de Casadei c'est un bon visuel, mais je cherche une expérience bien démonstrative.

Merci pour les données phys19140, il n'y a pas du tout proportionnalité entre le diamètre des trous et la masse de la bille. Non plus avec la surface du cratère. Les billes n'avaient pas le même diamètre, peut-être est-ce la raison ?

Comment as-tu interprété ces résultats ?
As-tu des résultats en faisant varier la hauteur de chute ?

[oli_modesto]

Je voulais savoir dans quelle mesure ce type d'expérience permet de le montrer le facteur 2 de v. Les tubes de Casadei c'est un bon visuel, mais je cherche une expérience bien démonstrative.

J'essaierai la prochaine fois de calculer, juste pour moi, la vitesse avec v = racine carré(2gh) pour voir.