Expérience d'accélération gravitationnelle

Instructions pour l'expérience d'accélération gravitationnelle

Objectif de l'expérience :

– Les élèves peuvent déterminer l’amplitude de l’accélération gravitationnelle à partir des résultats de l’expérience.

Outils et matériaux :

- Chronomètre
– Petites pierres (vous pouvez utiliser d'autres objets)
– Règle ou instrument de mesure de la longueur

Théorie de base :

Accélération de la gravité

L'accélération gravitationnelle est l'accélération subie par un objet en chute libre depuis une certaine hauteur vers la surface de la Terre. D'après des expériences menées par des physiciens, l'accélération gravitationnelle terrestre est de 9,8 m/s².²Il s'agit d'une valeur moyenne. L'accélération due à la gravité peut varier légèrement d'un endroit à l'autre et ne pas être exactement de 9,8 m/s².²Pour simplifier les calculs, la valeur de l'accélération gravitationnelle est parfois fixée à 9,8 m/s².² cette valeur est arrondie à 10 m/s²La direction de l'accélération gravitationnelle est dirigée vers le centre de la Terre ou perpendiculaire à la surface du sol.

Le mouvement de chute libre et sa relation avec l'accélération gravitationnelle

La chute libre est le mouvement d'un objet tombant d'une certaine hauteur vers la surface du sol sans vitesse initiale et l'objet subit une accélération gravitationnelle constante de 9,8 m/s.²L'accélération est une grandeur vectorielle, elle possède donc une magnitude et une direction. La magnitude de l'accélération due à la gravité est de 9,8 m/s².² Cela signifie que la vitesse de l'objet augmente de 9,8 m/s chaque seconde. Après 2 secondes de chute libre, sa vitesse atteint 19,6 m/s, et ainsi de suite. L'accélération gravitationnelle est dirigée vers le centre de la Terre.

La vitesse de tout objet en chute libre augmente régulièrement ; la chute libre est donc un exemple de mouvement rectiligne uniformément accéléré. Il existe trois formules dérivées pour le mouvement rectiligne uniformément accéléré, utilisées pour calculer des grandeurs physiques liées à ce mouvement, telles que la distance, les vitesses initiale et finale, l'intervalle de temps et l'accélération. Ces trois formules sont : v_t = v_o + à, s = v_o t + ½ à²v_t² = v_o² + 2 comme, où v_t = vitesse finale, v_o = vitesse initiale, a = accélération de l'objet, t = intervalle de temps, s = distance parcourue, v_o = vitesse initiale.

La chute libre est un exemple de mouvement linéaire uniformément accéléré ; par conséquent, la formule utilisée en chute libre est fondamentalement la même que celle du mouvement linéaire uniformément accéléré présentée ci-dessus, et est adaptée aux conditions de la chute libre. Les trois formules précédentes, converties en formule de chute libre, se transforment en v._t = gt, h = ½ gt²v_t² = 2 gh, où v_t = vitesse finale, g = accélération gravitationnelle, t = intervalle de temps, h = hauteur ou distance parcourue dans la direction verticale.
Dans cette expérience, l'accélération gravitationnelle est calculée à l'aide d'une des formules du mouvement de chute libre, à savoir h = ½ gt²Les deux autres formules ne peuvent pas être utilisées car, dans cette expérience, la vitesse finale (v)_tLes objets ne peuvent pas être mesurés. Pour calculer l'amplitude de l'accélération gravitationnelle, la formule est modifiée en g = 2 h / t².

Étapes expérimentales :

1. Mesurez la hauteur à laquelle l'objet tombera librement, puis inscrivez-la dans le tableau de données et analysez les données, numéro 1.
2. Laissez tomber l'objet et mesurez l'intervalle de temps nécessaire à l'objet pour tomber librement, puis inscrivez-le dans le tableau de données et analysez les données, numéro 1.
3. Calculez l'amplitude de l'accélération gravitationnelle à l'aide de la formule g = 2 h / t², puis saisissez les résultats du calcul dans le tableau de données et l'analyse des données, numéro 1.
4. Répétez les étapes 1 à 3, puis saisissez les résultats dans le tableau de données et l'analyse des données, numéros 2 et 3.
5. Calculez l'accélération gravitationnelle moyenne. Si l'expérience est répétée trois fois, vous obtiendrez trois valeurs d'accélération gravitationnelle. Additionnez ces trois valeurs et divisez le résultat par trois. Consignez vos résultats dans un tableau.

Données et analyse de données :

* Inclure le processus de calcul dans cette section

Conclusionn :

Énoncez votre conclusion à partir des résultats expérimentaux obtenus, en vous référant aux objectifs de l'expérience et au cadre théorique. Questions d'orientation :
– Quelle accélération gravitationnelle avez-vous obtenue grâce à cette expérience ?
– L’amplitude de l’accélération due à la gravité est-elle égale ou proche de 9,8 m/s² ?² ?
– Si l'amplitude de l'accélération gravitationnelle que vous obtenez est très différente de 9,8 m/s²²Quels sont les facteurs qui l'influencent ?