Travail - Profweb

203-006 Laboratoire no 5 : travail 1
Cours 203-006 Laboratoire n°5
Nom des élèves : ...................................................................... Note : .......................
......................................................................
Introduction.
Une machine simple est un appareil simple utilisé pour diminuer la force nécessaire pour
effectuer un travail. Les palans, les leviers et les plans inclinés sont des machines simples.
Dans ce laboratoire nous allons étudier le plan incliné avec la notion de travail.
But
Comparer le travail de la force nécessaire pour monter un chariot sur un plan incliné au
travail effectué par la force nécessaire pour monter la même masse directement, sans machine
simple.
Théorie
W(F) : travail fait par
F
(J)
W(F) = F. d cos 
F : intensité de la force
F
(N)
d : intensité du déplacement
d
(m)
 : angle entre
F
et
d
(o)
m : masse d’un corps qui est déplacé. (kg)
Ep = m g h
Ep : variation de son énergie potentielle gravitationnelle. (J)
g : accélération gravitationnelle (= 9,8N/kg)
h : variation de hauteur de ce corps. (m)
P : force gravitationnelle (poids) (N)
P = m g
m : masse (kg)
g : accélération gravitationnelle (= 9,8 N/kg) (m/s2)
Matériel
Un plan incliné avec une poulie
Une balance
Un chariot munie d’une ficelle
Un ensemble de masses (500 g, 100 g)
Un rapporteur d'angle
Un ensemble de dynamomètres (pesons)
Une règle de 1 m

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Schémas et légende
Diagramme des forces
pour monter le chariot le long du plan incliné
Pour lever le chariot directement
suivant la verticale
Légende :
 : angle d’inclinaison du plan
mc : masse du chariot vide
M : masse du chariot avec sa charge
g : accélération gravitationnelle (= 9,80 m/s2)
P : poids du chariot avec sa charge
Fm : force motrice minimale pour faire monter « M » à vitesse constante le long du plan
fr : force de frottement s’exerçant sur le chariot
N : force normale exercée par le plan sur les roues du chariot
FR : force résistante minimale pour lever le chariot directement suivant la verticale
N
Fm
P = M g
fr
P = M g
FR
v = constante
L
h
mc
ajout
dynamomètre

203-006 Laboratoire no 5 : travail 3
Remarques :
Concernant la présentation du rapport :
- Remettre un rapport par équipe de deux élèves au plus tard au début (= dans les
5 premières minutes) de la prochaine période de laboratoire. Celui-ci doit être constitué
de ce texte complété. Ne pas hésiter à venir me rencontrer en dehors des périodes de
cours.
- Soigner votre présentation en prêtant particulièrement attention à la qualité du
français. Cela compte pour 10% des points attribués à chacun des laboratoires. Un
dictionnaire est disponible au département. Utiliser au besoin le centre d’aide en
français.
Concernant les calculs à effectuer :
- Écrire l'équation mathématique qui va servir au calcul.
- Effectuer les conversions nécessaires pour calculer dans le système SI.
- Avant de procéder au calcul, remplacer les valeurs connues dans l'équation sans faire
aucune transformation ni calcul, puis écrire le résultat non arrondi avec l'unité.
- Réécrire le résultat final en utilisant une écriture tout en arrondissant pour respecter la
précision réelle du résultat (conserver un seul chiffre douteux)
Étapes
1 Mesurer la masse du chariot vide: mc =.......................................
2 Calculer en unité SI, le poids « P » total du chariot plus une charge de 100 g et rédiger la
présentation de ce calcul (prendre g = 9,80 N/kg) :
P = ........................................
3 Installer le plan à un angle «  » d'environ 40 ° avec l'horizontale et mesurer avec un
rapporteur d’angle sa valeur précise  = ........................................
4 Calculer, par une méthode trigonométrique, la longueur « L » du plan incliné nécessaire
pour faire monter le chariot d’une différence de hauteur h = 20,0 cm (Faire un dessin
explicatif de l’opération trigonométrique). (Vérifier votre résultat par une mesure directe
de « h »)
L = ........................................

203-006 Laboratoire no 5 : travail 4
5 Mesurer, la force motrice « Fm » minimale nécessaire pour faire monter le chariot et sa
charge à vitesse constante le long du plan.
Fm = ......................................
6 Calculer en unité SI, « Wm», le travail moteur effectué par la force motrice « Fm », sur le
trajet correspondant à la longueur « L » du plan.
Wm = ....................................
7 Calculer en unité SI , « WR », le travail résistant effectué par la force « FR » nécessaire
pour vaincre directement la pesanteur en soulevant cette même masse de la même
hauteur « h ».
WR = ....................................
8 Calculer, en unité SI, la variation de l’énergie potentielle « EP » du chariot lorsqu'il
monte de cette hauteur « h » :
EP = ...................................
9 Comparer le travail moteur et le travail résistant. (Calculer le pourcentage d’écart entre
Wm et WR =
%100
m
Rm
W
WW
)
%100
m
Rm
W
WW
= .............
10 Reprendre les mêmes opérations 1 à 9 de façon à compléter le tableau suivant pour les
valeurs indiquées.

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Tableau des mesures et des calculs
(mc+0,200 kg)
(mc+0,500 kg)
Unité SI
Essai 1
(  40°)
Essai 2
(  20°)
Essai 3
(  10°)
Essai 4
(  40°)
Essai 5
(  20°)
Essai 6
(  10°)
mc
(masse du chariot vide)
(kg)
M
(masse totale)
(kg)
P
(Poids total)
(N)
(Inclinaison du plan)
(°)
h
(variation de hauteur)
(m)
0,200
L
(Longueur nécessaire pour
monter de h)
(m)
Fm
(Force motrice pour monter
M)
(N)
Wm
(Travail moteur pour monter
M)
(J)
WR
(Travail résistant à vaincre)
(J)
EP
(Variation d’énergie
potentielle gravitationnelle)
(J)
% d’écart
100
m
Rm
W
WW
(%)