Instructions pour l'expérience de la loi de Hooke
Objectifs de l'expérience :
– Étude de la relation entre la force et l'allongement d'un ressort
– Déterminer la constante de raideur du ressort
Outils et matériaux : ressorts, poids de 50 g (4), trépied, règle
Théorie de base :
La loi de Hooke stipule que l'intensité de la force est directement proportionnelle à l'allongement du ressort. Plus la force appliquée au ressort est importante, plus son allongement est grand. Le rapport entre l'intensité de la force et l'allongement du ressort est constant. La loi de Hooke s'applique tant que la force n'excède pas la limite d'élasticité du ressort. Elle a été proposée par Robert Hooke (1635-1703).
Mathématiquement, la loi de Hooke s'exprime par l'équation : k = F / Δl. Où : k = constante de raideur du ressort, F = force, Δl = augmentation de la longueur du ressort.
L'unité internationale de force est le Newton, l'unité internationale de longueur est le mètre, donc l'unité internationale de constante de ressort est le Newton/mètre (N/m).
Étapes expérimentales :
1. Assemblez le trépied comme indiqué sur l'image.
2. Suspendez un ressort sur un support, puis attachez un poids de 50 grammes à l'extrémité inférieure du ressort. Mesurez la longueur du ressort comme longueur du ressort 1 (l o ).
l 1 = ……… Centimètres.
3. Suspendez à nouveau une charge de 50 grammes, puis mesurez la longueur du ressort comme longueur du ressort 2 (l 2 ).
w = 0,5 Newton
Δl = l 2 – l 1 =………… Centimètres
k = w / Δl =………… N/cm
3. Suspendez à nouveau une charge de 50 grammes, puis mesurez la longueur du ressort comme longueur du ressort 3 (l 3 ).
w = 0,5 + 0,5 = 1 Newton
Δl = l 3 – l 1 = ………… Centimètres
k = w / Δl =………… N/cm
4. Suspendez à nouveau une charge de 50 grammes, puis mesurez la longueur du ressort comme longueur du ressort 4 (l 4 ).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 Newtons
Δl = l 4 – l 1 = ………… Centimètres
k = w / Δl =………… N/cm
Données et analyse des données :
On a déterminé trois constantes de raideur à partir des résultats de l'expérience précédente. Calculez la constante de raideur moyenne :
k = (k + k + k) : 3 = ……………N/cm
Tracez un graphique de la relation entre la gravité (w) et l'augmentation de la longueur du ressort (Δl).
Discussion :
– Quel est le lien entre la force et l'allongement du ressort ? Si la force est plus grande, l'allongement du ressort sera-t-il plus grand, constant ou plus petit ?
– Les constantes de raideur des ressorts sont-elles identiques ? Si non, pourquoi ?
– Quelle est la constante de raideur moyenne obtenue lors de l'expérience ?
Conclusion :
Énoncez votre conclusion.
