À propos de cette expérience
Lever une charge plus haut nécessite davantage de travail. La lever en moins de temps nécessite davantage de puissance, même si le travail reste inchangé. Comparez les charges et les hauteurs avec un palan idéal, puis modifiez la durée pour distinguer le transfert d’énergie de son débit.
Objectifs pédagogiques
- Étudiez l’effet de la hauteur de levage sur le travail en maintenant les autres variables constantes.
- Utilisez le graphique et les valeurs numériques pour vérifier une prédiction.
- Expliquez les hypothèses physiques et les limites d’application de ce modèle.
Comment l’utiliser
- 1Soulevez 20 kg sur 3 m en 5 s. Vérifiez que le travail est de 588,6 J et que la puissance est de 117,72 W.
- 2Enregistrez la courbe, puis doublez la masse. Comparez le travail pour chaque hauteur.
- 3Divisez la durée par deux en gardant la masse et la hauteur constantes. Quelle valeur affichée double ?
- 4Réglez la hauteur sur zéro. Expliquez pourquoi la force de soutien reste non nulle alors que le travail est nul.
Le modèle
Hypothèses
- Pendant le levage, la charge se déplace verticalement à vitesse constante. Les phases transitoires de démarrage et d’arrêt sont ignorées.
- Il n’y a pas de pertes mécaniques. Le travail et la puissance désignent le transfert utile vers la charge, et non la puissance électrique absorbée.
À essayer en classe
- Q1Deux moteurs soulèvent la même charge à la même hauteur en des temps différents. Quelles grandeurs sont identiques ?
- Q2Quelle puissance utile faut-il pour soulever 50 kg à 0,4 m/s ?
Foire aux questions
Pourquoi la force ne varie-t-elle pas avec la durée ?
À vitesse constante, la force de levage équilibre le poids. Une durée plus courte augmente la vitesse, et non la force de levage constante nécessaire.
La puissance moyenne est-elle égale à la puissance instantanée ?
Pendant la phase idéale de ce levage à vitesse constante, oui. Les moteurs réels ont également besoin de puissance pour accélérer la charge et compenser les pertes.