Laboratoire : 2 loi de Newton et plan incliné

203-PE1-LG Physique appliquée au génie industriel
Laboratoire : 2ème loi de Newton et plan incliné
1. But
Mesurer l’accélération d’un objet d’une part à partir de la cinématique et d’autre part à partir de la
2ème loi de Newton.
Mesurer le coefficient de frottement statique et le coefficient de frottement cinétique.
2. Matériel
Rail, bloc de bois, senseur de force, senseur de position, inclinomètre magnétique, tige
d’inclinaison, logiciel DATA STUDIO.
3. Théorie
(a)Coefficient de frottement statique
La force de frottement statique est maximum juste avant que le mouvement commence.
Faire le diagramme des forces.
Dans le cadre ci-dessous, écrire les équations :
et
Corde
Déduire des équations l’expression du
coefficient de frottement statique
en
fonction de la tension dans la corde, de la
masse m et de g (champ de pesanteur).
(b)Coefficient de frottement cinétique.
Corde
Faire le diagramme des forces.
Dans le cadre ci-dessous, écrire les équations :
et
Déduire des équations l’expression du
coefficient de frottement cinétique
en
fonction de la tension dans la corde, de la
masse m et de g (champ de pesanteur).
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(c)Accélération théorique sur un plan incliné en présence de frottement.
Faire le diagramme des forces.
Dans le cadre ci-dessous, écrire les équations :
et
Déduire des équations l’expression de
l’accélération théorique en fonction du
coefficient de frottement cinétique
, de
l’angle θ et de g (champ de pesanteur).

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4. Mesure de la force de frottement statique maximum et de la force de frottement cinétique.
En tirant horizontalement et à vitesse constante le bloc de bois, on mesure la valeur moyenne de la
force de frottement statique maximum
et la force de frottement cinétique . On utilise le
senseur de force et le logiciel d’acquisition de données DATA STUDIO. Voir le texte joint.
Effectuer 12 essais, dont 6 à vitesse lente et 6 à vitesse plus rapide.
Pour
, prendre seulement les 6 essais à vitesse lente.
Faire la moyenne sur ces six essais.
Pour , faire la moyenne sur les 12 essais.
Entrer les données dans la feuille EXCEL disponible sur Internet.
Senseur de force
Bloc
Figure 1. On tire sur le senseur de force avec la main. Le senseur de
force est relié au bloc par une corde
5. Mesure de l’accélération
En utilisant le senseur de position et le logiciel DATA STUDIO, mesurer la position en fonction
du temps. Effectuer une régression quadratique sur la partie parabolique de la courbe de position
obtenue. Voir le texte joint. Le coefficient A de la régression permet de calculer l’accélération
(
).
Effectuer 10 essais; entrer les résultats dans la feuille EXCEL.
Bloc de bois
Senseur de
position
Tige

Figure 2. On laisse glisser le bloc vers le bas du rail. Le senseur de position fournit le graphique de la
position en fonction du temps.
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6. Calculs à partir des mesures
Mesurer la masse m du bloc de bois. Rentrer cette valeur dans la feuille Excel.
(a)Coefficient de frottement statique
À partir de l’équation de
trouvée en 3.(a) et de la valeur moyenne de
mesurée en 4.,
calculer la valeur numérique de . Utiliser la feuille Excel.
(b)Coefficient de frottement cinétique.
À partir de l’équation de
trouvée en 3.(b) et de la valeur moyenne de mesurée en 4.,
calculer la valeur numérique de . Utiliser la feuille Excel.
(c)Accélération théorique
À partir de l’équation trouvée en 3.(c), calculer la valeur numérique de l’accélération.
Utiliser la feuille Excel.
(d)Accélération mesurée.
Calculer la moyenne des 10 valeurs obtenues au point 5.
(e)Comparaison, écart.
Comparer la valeur de l’accélération théorique à celle de l’accélération mesurée (voir le point
6.(c) et 6.(d) ). Calculer le pourcentage d’écart.
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