Galilée et le principe d'inertie
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Galilée et le principe d’inertie |
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Physique Mécanique/Galilée et le principe d’inertie
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Public : Secondaire et Supérieur |
Durée : < 1 min |
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Liste du matériel (*) et des produits nécessaires : - Un chevron. - Un rail métallique en aluminium (3 m). (**) - 2 blocs de bois. - Une boule de pétanque. - Un statif complet avec noix et pince (qui permet de repositionner la bille au même endroit entre chaque inclinaison du rail. Le rail est fixé en son milieu sur le chevron et les blocs en bois permettent d’incliner le rail à gauche comme à droite.
(*) Il s’agit du matériel décrit et utilisé ici ainsi que dans la capsule vidéo. On peut évidemment utiliser des rails et des billes plus petites. (**) On peut utiliser ce rail pour le principe de la conservation de l’énergie, les frottements étant réduits. (Voir la vidéo)
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Recommandations pour réaliser l’expérience : En inclinant de moins en moins la partie du rail située à droite du point de fixation, la boule (qui devrait théoriquement remonter à la même hauteur que celle de son lancement) va de plus en plus loin. (Voir vidéo). Question : « Qu’arrivera-t-il à la boule si la partie droite du rail devient parfaitement horizontale ? »
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Exploitation pédagogique : - Rappel historique : une vision du mouvement selon Aristote et Galilée. - On imagine une position parfaitement horizontale de la partie droite du rail et une absence totale de frottement. La bille ne devrait jamais s’arrêter et garder une vitesse constante. Galilée écrivait dans son « Dialogue » : « … De sorte que plus l’inclinaison vers le bas est forte, plus la vitesse est élevée, et, au contraire, sur le plan qui remonte, le même mobile lancé avec la même force se déplace sur une distance d’autant plus grande que l’élévation est faible. Dites-moi alors ce qui arriverait au même mobile sur une surface qui n’aurait aucun plan incliné, ni vers le haut, ni vers le bas ». - Illustration du principe d’inertie : « Tout corps persévère dans l’état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n’agisse sur lui et ne le contraigne à changer d’état ». - Analyse vectorielle des forces sur le plan incliné (partie gauche du rail) et sur le plan horizontal (partie droite du rail). Sur le plan incliné, la somme des forces appliquées à la boule n’est pas nulle. Une force résultante va provoquer l’accélération de la masse conformément à la seconde loi de Newton, la loi fondamentale de la dynamique. Par contre sur le plan horizontal, la somme des forces est nulle. Il n’a donc pas d’accélération et la vitesse ne peut que rester constante. |
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Lien(s) vers la vidéo : - https://ezcast.uclouvain.be/ezmanager/distribute.php?action=media&album=OER-pub&asset=2023_07_03_15h24_14s&type=cam&quality=low&token=ZVKPCHOB&origin=link - Des expériences diverses sur ce thème sont également exploitées dans des tests sur la mécanique sur http://www.diagnosciences.be/
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