Orgue cinétique

LA FORMULE DE L'ENERGIE CINETIQUE
Etude de l'orgue cinétique
NOM :
GROUPE :
Fiche
informatique
Tu cliques sur l'icône PHYSIQUE – CHIMIE , puis sur l'icône Logiciels TICE , puis sur
l'icône MECANIQUE du NIVEAU 3ème. Tu ouvres le logiciel MOVEO et tu lances
l'activité Orgue cinétique.
Principe : un cylindre en mouvement ( masse m – vitesse v ), qui possède donc de l'énergie
due à ce mouvement ( énergie cinétique ), percute un tuyau en aluminium qui sous cette
action se déforme. Cette déformation est mesurée par le logiciel : elle est proportionnelle à
l'énergie cinétique emmagasinée par le percuteur au moment du contact.
1 – L'énergie cinétique en fonction de la masse.
Manipulation : sur le tableau de commande, tu fixes la vitesse du percuteur à 100 km/h. Tu
fais varier la masse m du percuteur de 2kg en 2kg de 2 à 20 kg. Tu déclenches la percussion et
tu notes chaque fois la déformation d du tuyau.
Tu consignes tes résultats sur le tableau ci-dessous.
masse m du percuteur
(kg)
déformation d ( cm )
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Tu traces la courbe : d = f ( m ).
déformation
d ( cm )
masse m ( kg )
Conclusion : la déformation du tuyau est ………………………….…… à la masse du percuteur.
L'énergie cinétique du percuteur, qui est proportionnelle à la déformation du tuyau est donc
elle aussi ………………………………. à la masse du percuteur.
2 – L'énergie cinétique en fonction de la vitesse.
Manipulation : sur le tableau de commande, tu fixes la masse du percuteur à 20 kg. Tu fais
varier la vitesse V du percuteur de 10 km/h en 10 km/h de 10 à 130 km/h. Tu déclenches la
percussion et tu notes chaque fois la déformation d du tuyau.
Tu consignes tes résultats sur le tableau ci-dessous.
V( km/h)
V( m/s)
V2 (m2/s2)
d ( cm )
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
Tu traces la courbe : d = f ( v2 ).
Tu traces la courbe : d = f ( v ).
d
( cm )
d
( cm )
V ( m/s )
V2 ( m2 / s2 )
Conclusion : la déformation du tuyau ..……………….……………………… à la vitesse du percuteur.
La déformation du tuyau ..………………………….……………………….. vitesse du percuteur.
L'énergie cinétique du percuteur, qui est proportionnelle à la déformation du tuyau est donc
elle aussi ………………………………………………………………… du percuteur.
Comme l'énergie cinétique du percuteur est proportionnelle …………………………. du
percuteur et ………………………………….……. du percuteur on peut commencer à élaborer
la formule donnant l'expression de l'énergie cinétique EC ( ton professeur t'aidera à établir la
formule exacte ).
EC =
L'énergie cinétique EC s'exprime en ………………….. , la masse en ……………………………..
et la vitesse en ……………………………………..…… .
LA FORMULE DE L'ENERGIE CINETIQUE
Etude de l'orgue cinétique
NOM :
GROUPE :
correction
Tu cliques sur l'icône PHYSIQUE – CHIMIE , puis sur l'icône Logiciels TICE , puis sur
l'icône MECANIQUE du NIVEAU 3ème. Tu ouvres le logiciel MOVEO et tu lances
l'activité Orgue cinétique.
Principe : un cylindre en mouvement ( masse m – vitesse v ), qui possède donc de l'énergie
due à ce mouvement ( énergie cinétique ), percute un tuyau en aluminium qui sous cette
action se déforme. Cette déformation est mesurée par le logiciel : elle est proportionnelle à
l'énergie cinétique emmagasinée par le percuteur au moment du contact.
1 – L'énergie cinétique en fonction de la masse.
Manipulation : sur le tableau de commande, tu fixes la vitesse du percuteur à 100 km/h. Tu
fais varier la masse m du percuteur de 2kg en 2kg de 2 à 20 kg. Tu déclenches la percussion et
tu notes chaque fois la déformation d du tuyau.
Tu consignes tes résultats sur le tableau ci-dessous.
masse m du percuteur
(kg)
déformation d ( cm )
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
1.7
3.3
5.0
6.7
8.4
10.0
11.7
13.4
15.1
16.7
18
20
Tu traces la courbe : d = f ( m ).
déformation
d ( cm )
15
10
5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
masse m ( kg )
Conclusion : la déformation du tuyau est …proportionnelle….. à la masse du percuteur.
L'énergie cinétique du percuteur, qui est proportionnelle à la déformation du tuyau est donc
elle aussi … proportionnelle …. à la masse du percuteur.
2 – L'énergie cinétique en fonction de la vitesse.
Manipulation : sur le tableau de commande, tu fixes la masse du percuteur à 20 kg. Tu fais
varier la vitesse V du percuteur de 10 km/h en 10 km/h de 10 à 130 km/h. Tu déclenches la
percussion et tu notes chaque fois la déformation d du tuyau.
Tu consignes tes résultats sur le tableau ci-dessous.
V( km/h)
V( m/s)
V2 (m2/s2)
d ( cm )
10
2.8
7.8
0.2
20
5.6
31.3
0.7
30
8.3
68.9
1.5
40
50
60
70
80
11.1 13.9 16.7 19.4 22.2
123.2 193.2 278.9 376.4 492.9
2.7
4.2
6.0
8.2
10.7
90
25
625
13.6
100
110
120
27.8 30.6 33.3
772.8 936.4 1109
16.7 20.3 24.1
130
36.1
1303
28.3
Tu traces la courbe : d = f ( v2 ).
Tu traces la courbe : d = f ( v ).
d
( cm )
d
( cm )
30
30
20
20
10
10
0
5
10
15
20
25
30
35
V ( m/s )
0
300
600
900
1200
V2 ( m2 / s2 )
Conclusion : la déformation du tuyau ….. n'est pas proportionnelle … à la vitesse du percuteur.
La déformation du tuyau ..…est proportionnelle au carré de la ……. vitesse du percuteur.
L'énergie cinétique du percuteur, qui est proportionnelle à la déformation du tuyau est donc
elle aussi …proportionnelle au carré de la vitesse … du percuteur.
Comme l'énergie cinétique du percuteur est proportionnelle …à la masse…. du
percuteur et …au carré de la vitesse…. du percuteur on peut commencer à élaborer
la formule donnant l'expression de l'énergie cinétique EC ( ton professeur t'aidera à établir la
formule exacte ).
EC = 1/2 . m . V
2
L'énergie cinétique EC s'exprime en …joule ( J )….. , la masse en … kilogramme ( kg ) ….. et
la vitesse en ……mètre par seconde ( m/s ) …… .