Illustration sonore d'un MRUA

Illustration sonore d’un MRUA

Physique

Mécanique/Le MRUA

Public : Secondaire et Supérieur

Durée : un bref instant

Liste du matériel et des produits nécessaires :

- Du fil à coudre.

- Des écrous, des plombs de pêche, des briques « lego », …

- Une caisse en carton, boîte métallique, ….

Recommandations pour réaliser l’expérience :

-          Les modules (écrous, plombs de pêche, briques « lego », …) sont attachés au fil à des intervalles qui augmentent dans les proportions 1, 3, 5, 7, 9, … en prenant comme premier intervalle au moins 15 cm. Concrètement, cela signifie que si le premier intervalle mesure 15 cm, le second intervalle mesure 45 cm (3 x 15), le troisième intervalle 75 cm (5 x 15), etc …

-          Lorsque le montage est lâché, les modules percutent la caisse en carton à des intervalles de temps égaux.

Remarques 

1.       L’avantage d’utiliser des briques « lego » est que l’on peut facilement coincer le fil entre 2 briques. (Voir vidéo)

2.       La longueur totale du fil dépendra évidemment de la hauteur disponible (une cage d’escalier est une bonne option).

3.       La caisse en carton, la boîte métallique, …  ne servent qu’à rendre plus audible l’impact des modules. Un enregistrement sonore est également bien approprié dans ce cas.

Exploitation pédagogique :

Mettre en évidence une caractéristique d’un mouvement rectiligne uniformément accéléré : la dépendance du mouvement et le carré des temps. (x = at²/2)

Les déplacements successifs sont entre eux comme les nombre impairs 1, 3, 5, 7, … quelle que soit la valeur des intervalles de temps identiques Dt que l’on considère. Constatation due à Galilée.

Explication à partir du schéma ci-contre.

Pour simplifier, considérons une accélération de 2 m/s² ; l’équation de base du MRUA se réduit alors à x = t² et :

x₁ = 1Dt²

x₂ = (2Dt)² = 4Dt² 

Þ x₂ – x₁ = 4Dt² - Dt² = 3Dt² = 3 x₁

x₃ = (3Dt)² = 9Dt²

Þ x₃ – x₂ = 9Dt² - 4Dt² = 5Dt² = 5 x₁

Et ainsi de suite

Lien(s) vers la vidéo :

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