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et de la dynamique au cours d'exercices et de
travaux pratiques réalisés par les élèves.
Une
petite
poulie
angulaire porte une barre transversale (barre
porte-poids) qui permet d'accrocher des masses.
La poulie repose sur un coussinet d'air et permet
ainsi des mouvements de rotation pratiquement
sans frictions, l'axe de rotation étant imposé par
un dispositif de centrage. Une poulie de renvoi et
une poulie à étages transmettent le poids de la
masse d'entraînement via un cordon.
Grâce aux frictions réduites, il suffit de très faibles
couples
de
rotation
mouvement de rotation, de sorte que l'influence
de l'inertie de la masse d'accélération est
inférieure à un pour mille, même si le moment
d'inertie du système est minimal. Par ailleurs, les
mouvements de rotation qui durent plusieurs
secondes peuvent être vus à l'œil nu et saisis
quantitativement
à
mécanique.
Pour obtenir des mesures précises, on peut aussi
utiliser un compteur numérique qui est lancé par
l'unité Démarrage/Arrêt, puis arrêté par le signal
d'un capteur réflexe laser au moment du passage
à zéro.
Le générateur de courant d'air du système de
rotation sur coussinet d'air 1000781 est conçu
pour une tension secteur de 115 V (±10 %), celui
de l'ensemble 1000782 pour 230 V (±10 %).
Le complément au système de rotation sur
coussinet d'air 1000783 permet d'étudier les
oscillations
tournantes
mouvements de rotation sans friction avec une
grande poulie tournante.
3. Matériel fourni
1 unité à coussinet de pivotement
1 poulie tournante avec barre porte-poids
1 poulie à étages
1 unité Démarrage/Arrêt
3 crochets en S (2x 1 g, 1x 2 g)
1 jeu de masses (2x 12,5 g, 2x 25 g, 2x 50 g)
1 générateur de courant d'air avec alimentation
secteur
1 tuyau flexible en silicone avec robinet
1 poulie de renvoi
1 tube statif long
1 tube statif court
1 tige statif, 250 mm
1 disque de nivellement
1 bobine de fil de couture
tournante
à
graduation
pour
déclencher
l'aide
d'un
chronomètre
sans
friction
et
4. Caractéristiques techniques
Graduation angulaire :
Division de la graduation :
Longueur de la barre porte-poids : env. 440 mm
Rayons des perforations :
Pas des perforations : 20 mm
Rayons de la poulie à étages :
Moment d'inertie de la poulie
tournante avec barre porte-poids : env. 0,9 g m²
Moment d'inertie max.:
le
Couple d'entraînement min.:
Couple d'entraînement max.:
5. Notions de base générales
Par analogie à l'équation de Newton sur les
mouvements de translation, un corps rigide placé
sur un pivot rotatif de moment d'inertie J subit
l'accélération angulaire , lorsque le couple de
rotation
J
(1)
M
Si le couple de rotation est constant, le corps
effectue un mouvement de rotation à une
accélération angulaire constante.
Le corps tourne pendant le temps t dans un angle
1
(2)
2
Il en résulte pour l'accélération angulaire
les
2
(3)
et
(4)
t
Le couple de rotation M résulte de la force du
poids
d'une masse d'accélération
s'attaque au corps dans un écart r
rotation.
(5)
M
r
M
m
g
9
,
81
2
s
Si l'on ajoute à la barre porte-poids du système
de rotation deux masses supplémentaires m
dans un écart fixe r
moment d'inertie augmente selon l'équation
J
J
2
m
(6)
0
J
: moment d'inertie sans masses
o
supplémentaires
2
0 – 360°
1°
30 – 210 mm
5 / 10 / 15 mm
env. 7,1 g m²
env. 0,05 mN m
env. 0,60 mN m
.
t
2
.
2
t
90
avec
2
m
g
M
: accélération de la pesanteur
avec l'axe de rotation, le
J
2
r
J
J
m
,
qui
M
avec l'axe de
M
J
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