Une balance à inertie

Une balance à inertie

Physique

Mécanique/ Une balance à inertie

Public : Secondaire et Supérieur

Durée : < 1 min

Liste du matériel et des produits nécessaires :

- Deux lames de scies à métaux.

- Deux plaques (dans le montage ci-contre, le matériau est du multiplex).

- Un serre-joint.

- Un rouleau de bande adhésive (scotch, tape).

- Des « poids »

Recommandations pour réaliser l’expérience :

- Les lames métalliques sont fixées solidement aux plaques comme le montre la photographie. Dans ce but, chaque lame doit être fixée à sa plaque par 2 vis.

- Une plaque est fermement fixée à un support (une table par exemple) par un serre-joint.

- A « vide », les oscillations sont rapides mais elles le deviennent de plus en plus lentes au fur et à mesure que la masse déposée sur la plaque mobile augmente, comme le montre la capsule vidéo.

- Les masses doivent être maintenues sur la plaque au moyen d’une bande adhésive (tape) pour éviter un glissement.

Exploitation pédagogique :

Au repos toutes les forces exercées sur le plateau s’équilibrent mutuellement. Quand on l’écarte de sa position d’équilibre, par contre, les lames exercent des forces pour le ramener à sa position d’équilibre … qu’il dépasse et les lames se déforment dans l’autre sens, ce qui est à l’origine des oscillations.

Lorsqu’on dépose des masses de plus en plus importantes sur le plateau la fréquence des oscillations diminue.

Pourtant, les forces qui agissent sur le plateau n’ont pas été modifiés puisqu’elles sont dues aux lames ! Mais quand ces forces doivent mettre en mouvement une grande masse, elles parviennent seulement à changer lentement sa vitesse : l’accélération produite est plus petite ! (a = F/m ; si F est constante mais que m augmente, alors a diminue).

(Remarque : les périodes, T, d’oscillation en fonction des masses au carré (m²) conduisent à un graphe linéaire. On peut donc déterminer à partir du graphique une masse inconnue en fonction de sa période d’oscillation).

Lien(s) vers la vidéo :

- https://ezcast.uclouvain.be/ezmanager/distribute.php?action=media&album=OER-pub&asset=2023_07_03_15h12_01s&type=cam&quality=low&token=URPADZUL&origin=link

- Des expériences diverses sur ce thème sont également exploitées dans des tests sur la mécanique sur http://www.diagnosciences.be/