1 Introduction 2 Préparation 3 Matériel et schéma expérimental

PHYSQ 131: ´ Energie–1
CONSERVATION DE L’´ ENERGIE M´ ECANIQUE
TOTALE
1 Introduction
Les lois de conservation (´energie, charge, moment cin´etique, etc.)
sont d’une importance fondamentale en physique, autant clas-
sique que quantique. Une des plus connues est la conservation
de l’´energie. Dans cette exp´erience, vous ´etudierez la conserva-
tion de l’´energie m´ecanique totale (i.e. cin´etique et potentielle)
d’un montage simple: celui d’un chariot sur une voie sans frot-
tement auquel une masse est accroch´ee. Ce syst`eme implique
une transformation d’´energie potentielle en ´energie cin´etique.
Nous vous demanderons un calcul d’erreur d´etaill´e.
2 Pr´eparation
Lisez le protocole de cette exp´erience et r´epondez aux questions
(1), (2) et (3) qui se trouvent `a la fin du document.
3 Mat´eriel et sch´ema exp´erimental
Voie `a air comprim´e, chariot muni d’un “drapeau”, m`etre, masse,
photom`etre.

PHYSQ 131: ´ Energie–2
4 Th´eorie.
D’apr`es la Figure 1(a), vous pouvez v´erifier que l’´energie m´ecanique
totale avant la chute est
Einitiale =mcghci +mmghmi,(1)
´etant donn´e que l’´energie cin´etique est nulle. Les symboles mc
et mmrepr´esentent les masses du chariot et de la masse ajout´ee,
respectivement. Les hauteurs correspondantes, hci et hmi, sont
repr´esent´ees `a la Figure 1(a):

PHYSQ 131: ´ Energie–3
Figure 1(a): Configuration initiale
Apr`es la chute, juste avant que la masse ne touche le sol (de
sorte que sa vitesse est non nulle), l’´energie totale est
Efinale =1
2mcv2+mcghcf +1 2mmv2+mmghmf .(2)
La vitesse finale vest la mˆeme pour la masse et le chariot car ils
sont reli´ees par une corde. La hauteur du chariot hcne change
pas si la voie `a air comprim´e est au niveau. Les hauteurs sont
illustr´ees `a la Figure 1(b):

PHYSQ 131: ´ Energie–4
Figure 1(b): Configuration finale
Ainsi si la voie est au niveau hci =hcf , l’´energie potentielle
du chariot reste constante avant et apr`es la chute, alors
mmghmi =1
2mcv2+1 2mmv2+mmghmf .(3)
Par le principe de conservation de l’´energie m´ecanique to-
tale, et si on n´eglige le frottement du chariot sur la table, nous
obtenons, que
gexp =(mc+mm)v2
2mm(hmi −hmf ).(4)
C’est la formule que vous utiliserez pour calculer la valeur
“exp´erimentale” de la gravit´e gexp.

PHYSQ 131: ´ Energie–5
5 Manipulations
Les ´etapes d´ecrites ci-dessous font r´ef´erence `a la Figure 2:
Figure 2: Parties du montage
5.0.1 ´ Etape 1: Pr´eparation du mat´eriel
1. Nivelez la voie `a air comprim´e en ajustant les vis de soutient
situ´ees sous la voie (voir Figure 2) de sorte que le chariot
demeure pratiquement immobile lorsque le compresseur est
en marche (note: nous pouvez aussi utiliser un niveau).
Le but de cette ´etape est que le chariot ait une ´energie
potentielle gravitationnelle constante.