Cette expérience vise à étudier le mouvement d'un objet tombant à travers un milieu visqueux, comme l'air ou un liquide. Le but est de comprendre les forces agissant sur l'objet et comment elles influencent son mouvement.
Configuration de l'expérience:
* Matériaux:
* Un corps de masse et de forme connues (par exemple, sphère, cylindre)
* Un milieu visqueux (par exemple, l'air, l'eau, l'huile)
* Un récipient avec une hauteur suffisante pour que le corps atteigne la vitesse terminale
* Un dispositif de mesure pour le temps et la distance (par exemple, chronomètre, règle)
* Procédure:
* Libérez le corps du repos à une hauteur connue dans le milieu visqueux.
* Mesurez le temps nécessaire pour que le corps atteigne une certaine distance.
* Répétez l'expérience pour diverses hauteurs initiales et différents supports visqueux.
Discussion:
Forces impliquées:
* Gravité: Agit vers le bas sur le corps, le tirant vers la terre.
* Fondage: Agit vers le haut sur le corps, s'opposant à la force de la gravité.
* glisser: Agit vers le haut sur le corps, s'opposant à son mouvement à travers le milieu visqueux. Il augmente avec la vitesse de l'objet et est proportionnel à la viscosité du milieu.
Vitesse terminale:
Au fur et à mesure que le corps tombe, la force de traînée augmente jusqu'à ce qu'elle équilibre la force de gravité, entraînant une force nette nulle. À ce stade, le corps atteint une vitesse constante appelée vitesse terminale.
Facteurs influençant la vitesse terminale:
* masse: Un corps plus lourd connaît une plus grande force gravitationnelle, conduisant à une vitesse terminale plus élevée.
* forme: Un corps plus rationalisé subit moins de traînée, résultant en une vitesse terminale plus élevée.
* Medium visqueux: Un milieu plus dense fournit plus de résistance, conduisant à une vitesse terminale plus faible.
Résultats et analyses expérimentales:
* Temps par rapport à la distance: Tracez le temps pris pour que le corps atteigne différentes distances. La courbe sera initialement concave, indiquant l'augmentation de la vitesse, et deviendra finalement linéaire, indiquant une vitesse terminale constante.
* vitesse terminale vs masse: Tracer la vitesse terminale contre la masse du corps. Les données doivent montrer une relation linéaire, la pente représentant l'influence de la gravité.
* vitesse terminale vs viscosité: Tracer la vitesse terminale contre la viscosité du milieu. Les données doivent montrer une relation inverse, avec une vitesse terminale plus faible dans les supports plus denses.
Applications:
Cette expérience a des applications dans divers domaines, notamment:
* Aérodynamique: Comprendre le mouvement des objets dans l'air est crucial dans la conception d'avions, de missiles et d'autres véhicules volants.
* Mécanique des fluides: Cette expérience peut être utilisée pour étudier les propriétés de différents fluides et leur effet sur les objets en mouvement.
* biologie: Cette expérience est pertinente pour comprendre le mouvement des organismes dans différents environnements, comme le mouvement du plancton dans l'eau.
Conclusion:
Cette expérience fournit une compréhension de base du mouvement d'un corps tombant à travers un milieu visqueux. En étudiant les forces impliquées et en analysant les données expérimentales, nous pouvons mieux comprendre les facteurs influençant le mouvement et déterminer la vitesse terminale du corps.
