TPE : Expérience historique (physique)

[invite4b31cbd7]

C'est encore moi avec mon projet d'intégration. Suite à la suggestion du professeur, nous allons reproduire un certain nombre d'expérience historique dans le domaine de la physique. Pour l'instant, nous essayons de rassembler le plus d'expériences possible pour ensuite faire un trie parmis les plus réalisables et les plus intéressantes. Voici donc ceux qui ont été proposé jusqu'à maintenent :

Pendule de foucault
Déterminaison de la constante G (gravitation universelle)
Déterminaison de la constante k (la force entre les charges)
Déterminaison de la charge élémentaire
Expérience de Joule
Effet photoélectrique

D'autres expériences, soit trop simple soit trop compliqué sont sorties, mais elles sont en derniers recours. Je sais très bien que certaines de ces expériences sont difficile à réalisé, mais je l'assume
Avez vous des suggestions ou encore des commentaires ?

P.s. : Mon prof a lancé très rapidement l'idée du rayonnement du corps noir mais j'ignore ce que sait... ???
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[BioBen]

Les fentes de Young...

[invite4b31cbd7]

Merci.

Mais après recherche rapide sur internet, il me semble que cette expérience soit assez difficile à réaliser. Il faut avoir des fentes de l'orde de la longeur d'onde que l'on utilise, ça veut dire qu'il faut que ça soit petit en batard (nm). Connaissez vous un truc de manipulation qui faciliterait cette expérience ou simplement un protocole ?

[Jeanpaul]

Je m'imagine assez mal une expérience fondamentale "trop simple".
Toutes celles que tu mentionnes sont TRES difficiles.
Le pendule de Foucault : attention aux courants d'air !
La constante de gravitation : attention aux vibrations, les oscillations sont très lentes, il faut beaucoup de temps (des heures de mesures)
L'attraction coulombienne : comment mesurer les charges ?
Même l'expérience de Joule est délicate et on a prétendu qu'elle n'avait jamais été réellement faite. En effet, si l'on a 2 masses de 10 kg qui descendent de 1 m en faisant barboter des agitateurs dans une gamelle contenant 3 litres d'eau + les pales (valeur en eau environ 5 kg), on a vite fait de calculer un échauffement de 1/100ème de degré par passe. Ca fait pas beaucoup ! La température extérieure a vite fait de changer d'autant.
Heureusement la famille de Joule fabriquait de la bière et les brasseurs en connaissent un rayon sur la régulation de température.

En revanche, les fentes d'Young ne réclament pas des fentes micrométriques (regarde le cours) et sont faciles à faire. On peut même vérifier la formule par des mesures.

[A voir en vidéo sur Futura]

[BioBen]

La constante de gravitation : attention aux vibrations, les oscillations sont très lentes, il faut beaucoup de temps (des heures de mesures)

Hum Hum ....
On obtient très vite une valeur approchée de g avec un pendule ... (2Pi * rac(l/g))
Avec un très faible amplitude (formule fausse pour theta >40°), on obtient al valeur de g en quelques minutes...

a+
ben

[Jeanpaul]

Attention, BioBen : tu es en train de confondre G (constante de l'attraction universelle) et g (accéleration de la pesanteur en un endroit donné).
Les 2 sont reliées mais il faudra expliquer comment on détermine la masse de la Terre !

[BioBen]

Ahaha, j'avais mal lu !
Désolé
La masse de la Terre, ....bah c'est simple, c'est écrit dans les bouquins :P
a+
ben

[invite4b31cbd7]

Merci les gars ... je vais continuer de chercher.

Je sais très bien que ces expériences sont très difficile à faire, et je sais aussi que l'échec est un scénario assez prévisible dans la pluspart des expérience nommé ci haut.

Mais connaissez vous d'autres expériences de la sorte ?

[invite4b31cbd7]

(regarde le cours)

Ça veut dire quoi ?

[invite4b31cbd7]

Une expérience vient peut-être de s'ajouté, celle de la mesure du rayon de la terre avec la méthode d'Érathosthène.

[invite4b31cbd7]

Mais la distance entre les villes doivent-elles être énorme ? Je connais peut-être des gens qui voudrait particcipé à l'expérience, il sont presque sur le même méridien, mais ils sont à environ 100 km ...

[invite4b31cbd7]

C'est tu réaliste d'essayer de réalisé l'effet photoélectrique, peut-être avec un électroscope comme Hertz ?

[Jeanpaul]

Une expérience "fondamentale" est celle qui met en évidence le rayonnement infra-rouge (Newton peut-être ?), en promenant un thermomètre noirci dans le spectre d'un prisme.
On peut aussi montrer que les étoiles ont des couleurs en photographiant le ciel avec une pose de plusieurs heures (appareil argentique, bien-sûr)

[invite8fe6833d]

Les fentes de Young...

Je sais comment faire !!! C'est un protocole simpliste mais qui permet de mettre en scène les interférences lumineuses et la somme des ondes en amplitude complexe.

Tout d'abord, ce n'est pas vraiment le montage des fentes d'Young mais plutot des trous d'Young (les fentes d'Young en étant une amélioration)

-pour le protocole, tu as besoin d'une feuille de papier épaisse et opaque (type bristol)
-tu dois faire 2 trous les plus petits possibles (de l'ordre du 1/10 ème de mm) et les plus proches possibles (du même ordre de grandeur)
détail technique : utilise une pointe de compas que tu n'nfonces pas trop ; la principale difficulté sera de ne pas craquer la trés fine bande de papier qui va séparer les 2 trous quand tu fais le 2ème

-ensuite tu colles un oeil sur ces deux trous et tu observes le soleil(ça ne brule pas la rétie, parce que l'intensité lumineuse que tu vas reevoir est très faible par rapport à ce que tu peux recevoir avec des lunettes de soleil). ton cristallin va servir de lentille convergente et ta rétine décran

Ce que tu observera sera une tache lumineuse centrale au milieu des 2 trous (les rayons arrivant en incidence directe), et de part et d'autre des figures d'interférences (constructives et destructives, en alternance) qui se recourbent (un peu à la façon d'une trainée)

ça marche trés bien si tes trous sont trés fins et qu'ils sont infiniment proches

Voilà, j'espère que ça te servira, à toi ou à un autre !!!
Et encore merci à mon prof de physique qui a un énorme niveau
A +

[invite4b31cbd7]

Bon là j'ai un problème, je m'y connais pas tellement dans les balances à torsion (aussi appellé pendule à torsion) et j'aurais peut-être besoin d'aide pour les mathématiques que ce type d'instrument nécessite.

Plus particulièrement, quelqu'un pourrait m'expliquer comme calculé la constante de torsion (C) d'un fil ?

[invite4b31cbd7]

Update: Les expériences ont maintenant été choisis :

Pendule de foucault
Déterminaison de la constante G (gravitation universelle)
Déterminaison de la constante k (la force entre les charges)
Déterminaison de la charge élémentaire (en fait on calcul q/m)
Érathostène et le rayon de la terre.
Les lois des gaz parfaits
Michelson Et Morley
Quelques expérience de Galilé avec les moyens de l'époque

On a enlevé l'expérience de Joule parce qu'elle nous semblait assez compliquer à réalisé, mais il n'est pas impossible que si nous finisson plus tôt nous allons la tenter.

[invite4b31cbd7]

Update... (pour ceux que ça intéresse)

Le pendule de foucault est en construction : Nous allons le tester en premier temps avec un poind de 30 livre et un cable de 3m. Si le tout est fonctionnel nous allons passer à un fil long de 12 m. Enfin, pour la présentation finale il est possbble que nous ayons la chance d'en faire un de 14m.

G (Cavendish) : Le pendule est en cour de construction. aujourd'hui on a fait de grand progrès, on a trouver notre grande masse (on a opté pour une seule masse finalement, ça va être plus simple, mais un peu moins précis)Et on a eu la chance de constater visuellement la force gratitationnelle entre la grande masse et la petite masse (C'est assez spectaculaire à voir, je pensais jamais que cette expérience avait autant de chance de succès)

q/m : on a déjà un beau montage de fait, donc l'expérience sera pas longue à faire, du moins la prise de donnée. Nous allons réalisé la prise de donnée dès la semaine prochaine.

Érathostène : J'ai trois correcpondant Français (je vous rappelle que je viens du Québec), l'un d'entre eux fera l'expérience dès samedi prochain. Les deux autre attend le beau temps, tout comme moi.

Gaz parfait : Ces expériences ont été supprimer

L'expérience de Joule : Elle s'est rajouté, mais on modifie l'expérience original en changant l'énergie potentiel gravitationnelle par l'énergie potentiel électrique, pour éviter les pertes, le système en entier sera immergé dans l'eau.

Michelson Morley : Avec l'interferomètre qu'on a, l'expérience risque de na pas prendre beaucoup de temps. La pris de donnée commencera dès la semaine prochaine.

K (coulomb) : on va se servir du même pendule que pour Cavendish (à quelque modification près). Cette expérience a pas vraiment avancé.

Expérience de Galilé : Supprimé faute de temps.

3 expériences de pensé se sont rajouté : Le train de Einstein, le chat de Shrodinger (vous auriex du voir la face du monde qui essayait de comprendre, de toute beauté ), le paradoxe EPR (le monde a pas trop compris non plus, mais en fait je suis même pas sur que mon partenaire qui expliquait l'expérience a lui même compris ... :s )

Pour l'instant je suis assez optimiste, surtout qu'au Québec un grève étudiant est sur le point de déclancher donc ça va me donner un peu de temps pour travailler¸la dessus.