L’élasticité est un concept familier à la plupart des élèves, ce qui en fait un excellent sujet d’expérimentation en physique. Si vous appliquez une force à un objet tel qu’un ressort, vous lui transférez essentiellement de l’énergie, qui est retenue comme « énergie potentielle de déformation » dans l’objet, provoquant une déformation de sa forme ou de sa taille. Lorsque vous lâchez prise, l’énergie est libérée sous forme d’énergie cinétique (ou énergie du mouvement). De nombreuses expériences peuvent être faites pour étudier le phénomène de l’élasticité, et beaucoup peuvent être complétées à la maison ou dans une salle de classe avec du matériel de tous les jours.
Contraindre l’énergie potentielle
Cette expérience simple démontre comment le « travail » que vous faites pour déformer une bande élastique est transféré en énergie de mouvement. Tendre un élastique autour des deux pieds d’une chaise, en gardant l’élastique près du sol. Dégagez l’espace devant la chaise et rapprochez-la d’un mur afin de maximiser l’espace dont vous disposez. Placez une règle à côté de la bande élastique de manière à ce que la marque « 0 cm » corresponde à la position de départ de la bande élastique. Reposez l’arrière d’une voiture-jouet contre la bande élastique (là où commence votre mesure) et tirez-la vers l’arrière de 5 cm (2 pouces), en étirant la bande élastique vers l’arrière et en amenant la voiture avec elle. Laissez aller et regardez l’énergie potentielle de tension que vous avez triée être convertie en énergie cinétique dans la voiture. Mesurez la distance parcourue par la voiture et notez à la fois la distance à laquelle vous avez étiré la bande et la distance parcourue par la voiture. Répétez l’expérience en tirant la bande vers l’arrière à chaque fois. Y a-t-il une relation entre la distance à laquelle vous tirez la bande et la distance parcourue par la voiture ? Pourquoi ?
La limite élastique
La loi de Hooke montre qu’il existe une relation claire entre l’extension d’un objet élastique et la quantité de force qui lui est transmise, mais celle-ci se dégrade à un point connu sous le nom de limite élastique. Si la force appliquée dépasse la limite élastique, elle ne reprendra pas sa forme d’origine. Procurez-vous quelques tables ou chaises (de même hauteur), une bande élastique, des ciseaux, une règle, une brochette, un adhésif réutilisable et une série de poids avec des crochets ou des anneaux sur le dessus. Coupez l’élastique en un long ruban droit et mesurez sa longueur. Attachez une extrémité au centre de la brochette. Reposez les extrémités de la brochette sur les surfaces des deux tables ou chaises, de sorte que la bande élastique pend dans l’espace entre les deux, et appliquez de l’adhésif réutilisable pour la maintenir en place. Attachez un petit poids à l’autre extrémité de l’élastique (il est important de savoir combien de poids vous utilisez) et laissez-le s’étirer vers le bas. Enlever le poids et mesurer la longueur de l’élastique. Répétez l’expérience en augmentant graduellement le poids et mesurez la bande après chaque. Lorsque la longueur de la bande augmente, c’est que vous avez dépassé sa limite élastique. En utilisant le fait que 1 kg (2,2 livres) équivaut à 9,8 Newtons, faites une estimation de la limite élastique de la bande en Newtons.
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