Principe de l'inertie
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Version du 15 janvier 2010 à 15:46
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Présentation de l'expérience
On est toujours projeté en avant à l'arrêt du métro, tramway, ou de la voiture. Le phénomène inverse se produit dans le cas d'un démarrage.
Que se cache t-il derrière cette situation?
Matériel
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Pièce de 20 centimes d'euros
-
Table
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Feutre bleu
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Livre(obstacle)
-
Couvercle boite à chaussure
L'expérience
La manipulation
La pièce de vingt(20) centimes est placée au fond du couvert et en son centre. Sa position initiale est marquée au feutre. On fait avancer la boite sur la table(ou une surface lisse) jusqu'à heurter l'obstacle.
La même expérience est réalisée en remplaçant la pièce de 20 centimes par une petite pomme de terre. On réalise ensuite la même opération que précédemment.
Que voit-on ?
Le couvercle heurte l'obstacle, puis s'immobilise mais la pièce se déplace par rapport au repère dessiné au feutre. Elle avance dans le sens du mouvement jusqu'à atteindre le bord du couvercle avant de s'arrêter.
Explications
De manière simple
Lors du choc la vitesse du couvercle s'annule brutalement. Pendant le déplacement , le couvercle et donc la pièce sont animés de la même vitesse. Cette pièce en apparence immobile possède la même vitesse que celle du couvercle. Ce phénomène peut être mis en relief de façon naturelle.
Prenons un passager se trouvant dans un véhicule. Quand un observateur se trouvant sur la chaussée voit passer le véhicule, il voit le passager inerte dans le véhicule passer devant lui avec une vitesse. Ainsi, après l'arrêt brutal, la pièce avance dans le sens du mouvement car elle conserve cette vitesse acquise.
La deuxième expérience met en évidence l'influence de la masse sur le déplacement de la pièce après le choc. En effet, un objet plus lourd sera moins projeté qu'un autre de masse plus petite; bien qu'ayant acquise la même vitesse lors du mouvement.
Questions sans réponses
à faire!!!!!!!
Allons plus loin dans l'explication
Les corps qui se déplacent tendent à continuer leur mouvement si rien ne vient s'y opposer. La pièce de monnaie présente une opposition ou résistance à l'arrêt grâce à l'inertie. De cette action peut résulter l'avancée après le choc ou le freinage.
Reprenons l'exemple de notre observateur extérieur qui voit passer un passager d'un véhicule. Quand cette voiture démarre brusquement le passager sent une force qui la plaque contre le dossier, elle subit la force d'inertie. Pour notre observateur : il verra juste un effet de l'inertie. En d'autres termes lorsque la voiture démarre, la personne assise est immobile et est donc entrainée sur son dossier, et c'est la pression exercée par le dossier sur la personne qui va mettre celle-ci en mouvement, qui va la pousser et faire qu'elle se déplace à la même vitesse que le reste de la voiture.
De plus, la vitesse de déplacement du couvercle produit ici une énergie appelé énergie cinétique. Elle emmagasine et conserve cette énergie même si la vitesse s'annule.
Ainsi ce corps est soumise à une force d'inertie définie comme suit:
\vec{F}_{ie}=-m\ \vec{a}_e , où m est la masse du corps et vec{a}_e est l'accélération d'entraînement.
Liens avec d'autres expériences
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Autres expériences
Applications : liens avec le quotidien
Le principe de l'inertie se trouve dans plusieurs domaines dans la vie quotidienne. Un de ces champ d'application est le domaine de l'automobile, de la sécurité routière ou des transports de manière générale. En effet, dans une voiture, le bus ou le tramway, les passagers ont tendance à continuer le mouvement du véhicule lorsque celui-ci s'arrête brusquement. Ainsi pour éviter une projection brutale, les ceintures de sécurité nous retiennent contre notre siège d'une part, car étant équipé d'un dispositif leur permettant de se bloquer en cas d'action brusque et vive. D'autre part, les bus, le tramway et le métro sont équipés de barres et d'autres moyen pour nous agripper lorsqu'on voyage debout.
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