Enregistrement de mouvements rectilignes

Enregistrement de mouvements rectilignes
Productions d’élèves
Dispositif expérimental :
Un chariot se déplace le long d‘un rail. L’ordinateur mesure la position du chariot et le
temps nécessité. Ensuite l’ordinateur calcule la vitesse et l’accélération. L’ordinateur
permet de visualiser la vitesse et l’accélération en fonction du temps.
CB
Le déroulement (MRUA)
Cette expérience permet d’enregistrer le mouvement rectiligne uniformément accéléré
d’un chariot. Pour l’expérience, il y a une rail à coussin d’air légèrement incliné, un
chariot avec un capteur et un ordinateur qui traite les résultats.
La distance entre l’émetteur US & IR et le capteur n’est pas fixe, le point 0 non plus.
On lance le chariot au point 0 (déterminé) avec ine certaine vitesse initiale. La trajectoire
est rectiligne et l’ordinateur dessine une droite.  dans le cas du MRU ! Si le rail est
incliné la courbe enregistrée est une parabole !
KW
5. Etude expérimentale de quelques mouvements.
5.1. Dispositiv expérimental:
On installe un rail à coussin d'air sur lequel un chariot muni d'un capteur peut se déplacer
sans frottement. Ce capteur réfléchit les rayons US et IR qui sont émis par un émetteur
fixe installé à un bout du rail. On pousse le chariot qui glisse le long du rail et le capteur
du chariot réfléchit les rayons sur l'émetteur fixe qui fonctionne également comme
capteur. Lorsque le chariot se déplace, les rayons mettent plus ou moins de temps pour

revenir sur l'émetteur. Cet émetteur est relié par un convertisseur et par une interface à un
ordinateur.
Cette expérience permet de visualiser la position en fonction du temps sur l'ordinateur.
L'ordinateur permet de calculer et de visualiser la vitesse et l'accélération en fonction du
temps.
JH
5. Etude de quelques mouvements:
5.1. Dispositif expérimental
Sur un rail horizontal à coussin d’air, on place un chariot muni d’un capteur infrarouge et
ultrasons. A une extrémité de ce rail on place de nouveau un capteur mais aussi un
émetteur ultra-sons et infrarouge. Lorsque le chariot se déplace sur le rail horizontal il n’y
a pas de frottement. Le chariot peut se déplacer donc à vitesse constante. Lorsque le
chariot, placé près des émetteurs, est mis en mouvement les émetteurs émettent des
rayons ultra-sons et des rayons infra-rouges. Le capteur du chariot réfléchit ses rayons et
ils sont captés par le capteur et transmis à l’ordinateur qui affiche la vitesse moyenne du
chariot. On a besoin de deux rayons différents pour pouvoir faire des mesures exactes.
Les deux signaux ont des vitesses de propagation (célérités) différentes, la différence
entre le temps mis par les deux signaux (IR et US) permet de localiser le chariot.
Claude Weynandt
On lance un chariot, portant um capteur US et IR sur un rail à cousin d'air. Sur l'un des
bouts du rail, on place un capteur/récepteur US et IR, qui est relié par un convertisseur et
une interface à un ordinateur.
Puis on définit un point 0 sur le rail ( important pour la mesure). On lance ensuite le
chariot. Les ondes IR permettent d'enrégistrer la distance entre chariot et émetteur, l'US
d'enrégistrer le temps que le chariot met pour se déplacer. FAUX ! Réponse exacte : voir
description précédente. Par l'ordinateur, on obtient grâce à ces mesures un graphique qui
permet de visualiser la distance parcourue par le chariot en fonction du temps qu'il
nécessite.
LB
Dispositif expérimental
On a un rail à coussin d’air incliné qui tend vers le bas sur lequel est placé un chariot
avec un capteur. Au bout du rail est placé un deuxième capteur avec un émetteur US &
IR. On indique à l’ordinateur où se trouve le point zéro de sa mesure, après on donne un
lance le chariot é la main, comme il y existe une pente, la vitesse n’est pas constante ; on
parle d’un mouvement rectiligne uniformément accéléré. D’abord l’ordinateur mesure la

vitesse de départ, ensuite l’accélération ; avec ces mesures il nous donne le résultat :  il
ne fait rien de tout cela !
x = ½ * ax * t2 + vox * t + x0
ax est l’accélération, mesurée en m par s2 ; t est le temps, mesuré en s ; vox est la vitesse
de départ, mesurée en m par s et x0 est le point de départ 0
TS
Dispositif expérimental :
On pose un Chariot avec un capteur US et IR sur un rail à coussin d’air. Le Capteur est
vis-à-vis à un capteur et émetteur US et IR Ensemble l’émetteur fixe et le capteur du
chariot peuvent donner à l’ordinateur les informations desquelles il a besoin pour calculer
la position du chariot. Pour éviter le frottement le Chariot et mis sur un rail à cousin
d’air.
MRU
Pour montrer la courbe du MRU le rail est en axe horizontal. On communique au chariot
une vitesse initiale et il la conserve tout au long de son chemin sur le rail.
MRUA
On met le chariot sur un rail à coussin d’air incliné. Le chariot est posé en haut et il glisse
vers le bas. On peut constater une accélération du chariot.
MRUD
Il faut poser le chariot en bas du rail incliné et l’accélérer par force musculaire. On voit
qu’il est freiné par son poids, jusqu’à ce qu’il retourne vers le bas. Il accélère en
descendant.
TH
Le long d'un rail à coussin d'air on laisse glisser un chariot muni d'un capteur. Ce rail
étant soit horizontal soit incliné, l'expérience permet d'établir les formules soit du
mouvement rectiligne uniforme soit du mouvement rectiligne uniformément accéléré. Le
capteur du chariot étant relié à un capteur et émetteur fixe ultrason et infrarouge, celui-ci
peut transmettre la position du chariot à tout moment à l'ordinateur auquel il est branché
à son tour. L'ordinateur, à l'aide des données reçues, calcule la vitesse et l'accélération en
fonction du temps. Ainsi on a réalisé l'objectif de l'expérience:visualiser la position du
chariot en fonction du temps sur un graphique ainsi qu'établir les équations horaires des
deux mouvements.
SK
Physique 2B

Mesure de la vitesse et de l’accélération
Dispositif Expérimental
Le dispositif expérimental en question est composé principalement d’un rail à coussin
d’air (donc raccordé à une soufflerie), surélevé à l’une de ses extrémités par un objet
quelconque de façon à obtenir une pente. Sur ce rail circule un petit chariot glissant sur le
coussin d’air crée par le rail. La mesure s’effectuera dans le sens de la descente, de façon
à ce que le chariot soit accéléré par la simple force d’attraction terrestre. Le chariot porte
en son sommet un petit capteur US et IR, en fait plutôt un réflecteur. Près de l’extrémité
soulevée du rail est placé un émetteur/capteur US et IR, placé au sommet d’une tige de
hauteur adéquate. L’émetteur/capteur est relié, par l’intermédiaire d’un convertisseur de
signaux électroniques et d’une interface à un ordinateur qui transformera les données de
l’émetteur/capteur en courbes.
Avant de mettre en marche le dispositif, il convient tout d’abord de s’assurer que
l’ordinateur est en marche, avec le programme requis pour l’évaluation des données
ouvert, que le convertisseur et l’interface sont bien branchés et que l’émetteur/capteur et
le réflecteur du chariot sont bien alignés. Ces menues vérifications effectuées, l’on peut
mettre en marche la soufflante du rail (afin de créer le coussin d’air nécessaire au
déplacement du chariot), en prenant toutefois soin de maintenir d’une main le chariot en
place au sommet du rail. Une fois l’effet de coussin d’air stabilisé (le chariot semblera
flotter sur le rail), l’on peut lancer l’acquisition de données avec le programme
informatique correspondant, en l’occurrence le logiciel « LatisPro ». Lorsque
l’acquisition est en cours, l’on peut lâcher le chariot. Celui-ci, sous l’effet de la force
d’attraction terrestre, entamera immédiatement sa décente en accélérant. Il est par ailleurs
conseillé de retenir le chariot peu avant la fin du rail, afin d’éviter qu’il soit endommagé
par une quelconque collision. Ensuite l’on peut à nouveau couper la soufflante et le
système d’acquisition de données.  il s’arrête tout seul ; le temps de mesure est fixé !
Dès la mise en marche de l’acquisition de données, l’émetteur/capteur émet des rayons IR
en direction du réflecteur placé sur le chariot (pour peu que ces deux éléments soient
proprement alignés). Le réflecteur va –comme son nom l’indique- réfléchir lesdits rayons
vers l’émetteur/capteur, qui va les capter et les enregistrer. A noter que ce processus se
fait continuellement, durant toute la durée de l’acquisition de données.
L’émetteur/capteur va ensuite envoyer les signaux US IR au convertisseur et à l’interface,
qui vont calculer la différence de temps entre la réception des deux signaux. Comme la
vitesse des rayons IR (en fait de la lumière) est en effet c=300.000 km/s ou
c=300.000.000 m/s, celle desondes US c’=340 m/s. L’ordinateur peut mesurer l’intervalle
de temps séparant la réception des deux signaux et en déduire la distance entre
l’émetteur/capteur et le réflecteur (chariot). Bien entendu, ce calcul est fait en continu.
L’ordinateur dispose donc de nombreux relevés de distances à intervalles réguliers, ce qui
lui permet de déterminer à la fois la vitesse, en calculant la différence de deux distances
relevées à deux points précis, qu’il divise ensuite par la différence du temps entre les
deux points en question. Il peut également calculer l’accélération du chariot, ceci en
comparant les vitesses relevées au fur et à mesure de la course du chariot.

Finalement, l’ordinateur doit « simplement » transformer ces innombrables données en
courbes de vitesse et d’accélération à l’aide du logiciel « LatisPro », et - optionnellement
- d’en donner l’équation.
JLL