À propos de cette expérience
Suspendez une masse à un ressort idéal et mesurez son allongement. Enregistrez une série de points force-allongement, puis modifiez la raideur du ressort pour comparer les pentes. Le schéma du ressort montre les positions d’équilibre, et non le mouvement de la masse pendant qu’elle se stabilise.
Objectifs pédagogiques
- Relier le poids suspendu à l’allongement du ressort à l’équilibre
- Déterminez la raideur du ressort à partir de la pente d’un graphique de la force en fonction de l’allongement
- Calculez l’énergie emmagasinée dans un ressort étiré
Comment l’utiliser
- 1Maintenez la raideur à 20 N/m. Commencez avec une masse nulle et notez le point.
- 2Augmentez la masse à 0,50, 1,00 et 1,50 kg, en notant la force et l’allongement à chaque fois.
- 3Calculez la force divisée par l’allongement pour chaque point correspondant à une masse non nulle. Comparez le résultat à la raideur sélectionnée.
- 4Conservez les points relevés, augmentez la raideur et comparez la nouvelle droite aux mesures initiales.
Le modèle
Hypothèses
- Le ressort est sans masse et obéit à une loi de force linéaire pour tous les allongements indiqués. Les ressorts réels ont une plage d’élasticité limitée.
- Chaque état affiché est un équilibre statique ; les oscillations et l’amortissement ne sont pas simulés.
- La masse suspendue est considérée comme une charge ponctuelle et la gravité est uniforme, à 9,8 N/kg.
À essayer en classe
- Q1Quel allongement une masse de 1 kg devrait-elle produire si la raideur est de 20 N/m ?
- Q2Si la raideur double à masse constante, que deviennent l’allongement et l’énergie stockée ?
- Q3Comment une courbe expérimentale force-allongement incurvée pourrait-elle révéler les limites de ce modèle ?
Foire aux questions
Un ressort plus raide donne-t-il une courbe plus pentue ?
Oui. La force est représentée sur l’axe vertical et l’allongement sur l’axe horizontal ; la pente correspond donc à la raideur k en N/m.
Pourquoi le ressort simulé peut-il s’étirer autant ?
Il s’agit d’un modèle linéaire idéal sans limite d’élasticité. Un ressort réel peut se déformer de façon permanente ou se rompre avant d’atteindre de grands allongements.