Les historiens des sciences attribuent à Isaac Isaac Newton le mérite de « découvrir » la gravité, mais Galilée a d’abord quantifié le processus, prétendument en faisant tomber des boulets de canon de la tour penchée de Pise. Aujourd’hui, l’accélération d’un objet en chute, ignorant la résistance de l’air, représente l’une des constantes physiques fondamentales : 9,807 mètres par seconde au carré (m/s^2) ou 32,17 pieds par seconde au carré. De nombreux étudiants en physique réalisent diverses expériences au cours de leur formation pour vérifier ces constantes. L’une des expériences les plus courantes – appelée « méthode de chute libre » – consiste à faire tomber un objet d’une hauteur de 10 à 20 pieds (3 à 6 m) et à mesurer le temps nécessaire pour que l’objet frappe le sol. Une autre expérience, appelée « méthode du pendule », consiste à mesurer le temps nécessaire pour qu’un pendule parcoure un cycle complet. Les étudiants et les amateurs peuvent réaliser l’une ou l’autre expérience à l’aide de matériaux ménagers et d’un chronomètre.
Méthode de chute libre
Mesurez la hauteur d’une fenêtre du deuxième étage au sol à l’aide d’un ruban à mesurer. Mesurer à partir d’un point de référence pratique, comme le seuil, parce que l’objet doit être lâché à partir du point exact d’où la mesure a été prise.
Positionnez l’objet à l’endroit où la mesure a été prise à l’étape 1 et tenez un chronomètre dans l’autre main. Démarrez le chronomètre au moment où vous relâchez l’objet et arrêtez le chronomètre au moment où l’objet heurte le sol.
Répétez l’étape 2 au moins deux fois, puis faites la moyenne des résultats pour déterminer le temps moyen, « t ».
Mesurez la hauteur de la fenêtre en mètres. Si vous avez mesuré en pieds, convertissez les pieds en fractions de pieds avec une décimale. Une hauteur de 15 pieds, 6 pouces, par exemple, représenterait 15,5 pieds. Convertissez maintenant la hauteur en mètres en la multipliant par 0,3054. Dans ce cas, 15,5 pieds * 0,3054 mètres par pied = 4,73 m.
Remplacer la hauteur en mètres par la distance, « d », et le temps moyen par « t » dans l’équation a = 2d / t^2, où « a » représente l’accélération due à la gravité. En utilisant l’exemple de d = 4,73 m de l’étape 4, et en supposant un temps moyen de 0,98 secondes, a = 2d / t^2 = (2 * 4,73m) / (0,98 s)^2 = 9,85m/s^2 (32,32 pieds/s^2).
Méthode du pendule
Attachez un poids ou un ruban adhésif à une ficelle, puis fixez la ficelle à un plafond afin que le poids puisse osciller librement dans un mouvement pendulaire.
Mesurez la longueur de la corde en mètres à l’aide d’un ruban à mesurer et inscrivez cette valeur comme longueur, ou « L ».
Tirez et relâchez le poids pour qu’il oscille librement et démarrez le chronomètre au moment où vous relâchez le poids. Laissez le pendule se déplacer sur cinq périodes complètes et arrêtez le chronomètre à la hauteur de sa course pour revenir à son point de départ. Enregistrer l’heure sous la forme T (total).
Divisez le T (total) par 5 pour déterminer la période moyenne du pendule, T (moyenne).
Si vous avez enregistré la longueur de la corde en pouces, vous devez la convertir en mètres. Multipliez la longueur en pouces par 0,0254. Pour une longueur de pendule de 37 pouces, par exemple, L = 37 pouces * 0,0254m/pouce = 0,940 mètres.
Remplacer L et T(avg) dans l’équation g = (4 * pi^2 * L) / T(avg)^2. En utilisant les données de l’échantillon de l’étape 5 avec une période moyenne T(moyenne) de 1,95 secondes,
g = (4 * pi^2 * L) / T^2 = (4 * 3.14^2 * 0.940m) / (1.95 s)^2 = 9.75m/s^2 (32 pieds/s^2).
Laisser un commentaire