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Energie cinetique et force



  1. #1
    moiroud

    Energie cinetique et force

    bonjour
    pour mes troisiemes l 'annee prochaine je compte faire une experience ou on montrerait la relation entre vitesse et energie cinétique (sans la formule)
    Je pensais lacher des poids identiques de hauteures differentes et mesurer leur enfoncement dans de la pate a modeller , esperant que la profondeur varirait avec le carré de la vitesse....
    quelqun a t il réalisé une exp similaire.??
    ou des conseils.??

    merci

    -----


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  3. #2
    Seirios

    Re : energie cinetique et force

    Bonjour,

    Je ne pense pas que la profondeur dépende uniquement de la vitesse ; la résistance de la pate à modeler sera d'autant plus importante que la profondeur sera importante. Donc je ne pense pas que la profondeur varie selon le carré de la vitesse.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  4. #3
    Micki2a

    Re : energie cinetique et force

    En 3ème, l'énergie cinétique n'est pas abordé. J'ai appris l'énergie cinétique tout seul en seconde. Donc vous pouvez leur expliquer vite fait ce qu'est l'énergie cinétique. Mais jusqu'à en faire une expérience, je pense que c'est inutile. C'est vous le prof,vous voyez...

  5. #4
    Seirios

    Re : energie cinetique et force

    Citation Envoyé par Micki2a
    En 3ème, l'énergie cinétique n'est pas abordé. J'ai appris l'énergie cinétique tout seul en seconde
    Elle est effectivement abordée pour la première fois en première, mais je me rappelle avoir eu un prof en troisième qui nous faisait voir un peu plus que ce qui était au programme, donc j'encourage moiroud, parce que les cours étaient passionnants !
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  6. #5
    Micki2a

    Re : energie cinetique et force

    Personnellement, j'adore les profs qui font les parenthèses et qui développent meme si ce n'est pas dans le programme. Si un jour, je deviens prof, je vous assure qu'ils vont connaitre + que le programme. Je l'encourage moi aussi. Mais l'experience est peut-être de trop.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    matka

    Re : energie cinetique et force

    Citation Envoyé par moiroud Voir le message
    bonjour
    pour mes troisiemes l 'annee prochaine je compte faire une experience ou on montrerait la relation entre vitesse et energie cinétique (sans la formule)
    bonsoir,
    c'est le nouveau programme de 3eme ? (j'ai la flemme d'aller voir)

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  10. #7
    Texanito

    Re : energie cinetique et force

    Pour trouver une expérience qui fasse apparaître le carré de la vitesse avec les appareils de mesure d'un collège je crois que ça risque d'être tendu

    Mais t'a qu'a leur faire remarquer que plus tu jettes quelque chose rapidement sur la figure de quelqu'un, plus ça va lui faire mal. Pourtant il s'agit du même objet.
    La seule donnée ayant changée dans l'expérience étant la vitesse, tu en déduis qu'il y a une énergie directement liée à la vitesse.

    Pis si t'a des curieux, écrit la formule au tableau (si ils sont plusieurs écrit même la variation d'énergie cinétique avec le travail des forces), tu verras leurs petits yeux s'illuminer parce que c'est trop "ouf".

    Et écrit le plus de lettre grecques possible et fais le plus joli sigma de ta vie

    Non seulement tu leur aura donné l'idée d'une énergie croissant avec la vitesse mais t'aura probablement donné pour vocation la physique à certains

  11. #8
    physastro

    Re : energie cinetique et force

    Bonjour,

    l'expérience n'est bien évidemment pas en trop, bien au contraire. Beaucoup seront bien plus réactifs à une petite expérience qu'à de longs discours et démonstrations (surtoût en collège... ) ...
    "Nous sommes juchés sur des épaules de géants..."

  12. #9
    moiroud

    Re : energie cinetique et force

    je me refuse a demarrer un cours sans experience..(pov galilée!!)

    Or la formule Ec = 1/2 m V2 est au programme!! et je ch a montrer (au moins ) que l'energie degagée lors du choc N'EST PAS PROPORTIONNELLE à la vitesse....

    Et si je choisis du polystyrene pour 3 objets lancés a des hauteurs differents...??

  13. #10
    moiroud

    Re : energie cinetique et force

    en fait se refuser a aborder un cours sans tp, ca doit s'expliquer psychanalitiquement dans mon cas (abscence de la mère, frustration enfantines..) quiqu il en soit mon inspecteur (un prof qui a réussit..) m encourage à n 'en pas démordre..alors

  14. #11
    matka

    Re : energie cinetique et force

    Citation Envoyé par moiroud Voir le message
    en fait se refuser a aborder un cours sans tp, ca doit s'expliquer psychanalitiquement dans mon cas (abscence de la mère, frustration enfantines..) quiqu il en soit mon inspecteur (un prof qui a réussit..) m encourage à n 'en pas démordre..alors
    Bonjour, je ne sais pas si c'est un gros problème, en tous cas moi je compte bien faire pareil !!
    (on verra à la rentrée, premières classes face à moi .. suspens)

    pour en revenir à ton pb, je n'ai pas d'idée
    Ce n'est pas de la science, c'est de la chiance

  15. #12
    Josszzz

    Re : energie cinetique et force

    Pourquoi pas un pendule? Tu lui donne une vitesse initiale horizontale que tu choisis, et donc l'intégralité de la force est sous forme d'énergie cinétique. L'énergie potentielle acquise lorsque le pendule est en bout de parabole est alors proportionnelle à la hauteur, donc facilement mesurable, et égale a l'énergie cinétique initiale (si l'on néglige les pertes) et donc au carré de la vitesse.

    C'est sur que ça fait moins impressionnant, mais c'est facile a mettre en oeuvre. Bien sûr pour rendre ça plus ludique, on peut modifier un peu l'expérience en remplaçant le pendule par une boule qui va être envoyée dans une rampe de lancement, de manière a dévier sa trajectoire sans qu'il y ai trop de pertes, et la hauteur qu'elle atteindra sera proportionnelle au carré de la vitesse initiale horizontale.

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  17. #13
    moiroud

    Re : energie cinetique et force

    y ai pensé...en plus ai recupererer des dizaines de chrono avec des capteurs..

    mais aimerai bien (comme le dit le "programme" ) montrer que le Choc est proportionnel au carre de la vitesse...il vont memoriser que la hauteur l'est (c'est vrai) mais ..bon

  18. #14
    invité576543
    Invité

    Re : Energie cinetique et force

    Bonjour,

    Une idée "mal finie", mais elle peut peut-être amener quelque part:

    Faire tomber sur quelque chose non pas en choc mou mais en choc élastique, par exemple sur un ressort, avec un système à cliquet ou frottement pour visualiser après le choc l'enfoncement max du ressort?

    Genre une grande tige verticale, un machin qui coulisse en frottant et un ressort qui pousse le machin seulement vers le haut. Une masse, genre cylindre avec trou dans l'axe, tombe enfilée sur la tige, au choc elle enfonce le machin frottant jusqu'à ce que le ressort soit enfoncé au maximum, après quoi le ressort fait repartir la masse qui est tombé vers le haut, mais laisse le machin frottant en place.

    (Je ferai mieux de faire un dessin, je sais...)

    Ensuite faut calibrer d'une manière ou d'une autre. D'une certaine façon, ça ne fait que déplacer le problème qui est alors de montrer la relation entre l'énergie et l'enfoncement max du ressort... Et malheureusement ce n'est pas proportionnel... (Encore un fichu carré!)

    ----

    Mais, à bien regarder, le problème de "montrer" l'énergie est très difficile conceptuellement. On ne peut que montrer des équivalences entre formes d'énergie (ci-dessus potentielle gravitationnelle, cinétique, et potentielle élastique).

    La plus parlante serait de montrer une équivalence thermique, faire tomber une masse dans un calorimètre. Mais 1 kg sur 1 m tombant dans 2 litres d'eau, ça éclabousse, et ça ne fait grimper la température que de 0,001 K...

    Autre approche, l'équivalence avec une énergie électrique, mais là encore il y aura un carré.

    La seule mesure "visible" qui soit proportionnelle à une énergie (autre que l'énergie potentielle dans un champ de pesanteur constant) qui me vienne à l'esprit est une température, mais c'est trop faible pour une petite chute d'un petit objet...

    Cordialement,

  19. #15
    LPFR

    Re : Energie cinetique et force

    Bonjour.
    Je suis cette discussion depuis un moment. J'ai essayé de faire des démonstrations (niveau apprentissage bac+1et +2 mais en tant que matière secondaire). Avec ce que je pouvais m'offrir. Le résultat est mitigé. Les apprentis on beaucoup apprécié, et rien retenu. Ils retiennent plus souvent la "forme" mais pas le "fond". Par exemple, je leur avais fait une démonstration de la loi de Lenz. Ils ont aimé, mais surtout ils ont aimé l'aimant en terres rares (payé de ma poche) qui est étonnement puissant. Même résultat mitigé sur les polariseurs, ou sur la diffraction. La seule demo que je pense avoir atteint son but est celle du gyroscope: sentir avec ses mains que la bête se comporte de façon "anormale".

    Pour le problème de la vitesse au carrée, je pense plutôt a une voiture qui descend sur se roues un plan incliné suivi d'un arrondi et qui, dans la partie horizontale, glisse sur un morceau de bois qui passe entre ses roues et qui la maintient en hauteur de sorte que ses roues ne touchent pas la table. Ici la distance parcourue est proportionnelle à l'énergie.
    Le problème est le plan incliné avec l'arrondi. Pas facile à réaliser ni à trimballer.
    Au revoir.

  20. #16
    invité576543
    Invité

    Re : Energie cinetique et force

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Ici la distance parcourue est proportionnelle à l'énergie.
    Proportionnel parce que c'est un freinage par frottement et que l'énergie dissipée est proportionnelle au déplacement?

    Il y a peut-être moyen de freiner un objet qui tombe verticalement par "frottement sec", de la même manière?

    Cordialement,

  21. #17
    LPFR

    Re : Energie cinetique et force

    Re.
    Citation Envoyé par Michel (mmy) Voir le message
    Proportionnel parce que c'est un freinage par frottement et que l'énergie dissipée est proportionnelle au déplacement?
    Oui, avec toutes les réserves de rigueur quand on parle de frottements.
    Citation Envoyé par Michel (mmy) Voir le message
    Il y a peut-être moyen de freiner un objet qui tombe verticalement par "frottement sec", de la même manière?
    Cordialement,
    Ce serait bien de trouver un système qui plaque l'objet entre deux planches ou deux baguettes avec une force constante. Mais je ne trouve pas une disposition mécanique facile à réaliser, et assez claire pour que ce ne soit pas une "boite noire", ce qui ruinerait la demo.
    Mais je continue à réfléchir en "tache de fond".
    Cordialement,
    LPFR

  22. #18
    Big Benne

    Re : Energie cinetique et force

    La plus parlante serait de montrer une équivalence thermique, faire tomber une masse dans un calorimètre. Mais 1 kg sur 1 m tombant dans 2 litres d'eau, ça éclabousse, et ça ne fait grimper la température que de 0,001 K...
    Pour ca on pourrait utiliser un chariot assez lourd qu'on freine par frottement. Le frein (métallique par exemple) chauffe, mais il ne faut pas qu'il chauffe trop sinon il va beaucoup rayonner, ni trop peu sinon la différence de température sera difficile à mesurer.

    Et refroidir le frein avec de l'eau entre 2 expériences, pour qu'il reparte de la même température


    Ou alors envoyer un mobile dans un bac à sable, un peu comme ce que propose LPFR avec la planche en bois. La distance parcourue doit être proportionnelle à l'énergie
    Dernière modification par Big Benne ; 08/08/2008 à 11h23.

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  24. #19
    moiroud

    Re : Energie cinetique et force

    ouaaa ca chauffe..
    et le systeme qu on voit dans les foires ..ou le coup de marteau fait monter un poids juqu a une certaine heuteur....bon c est encore equivatence E cinetique et pot..mais ca peut etre plus "parlant"..non..mes élèves seront en 3)° ..et meme si bp sont "ouverts" fo du "parlant"

  25. #20
    Weensie

    Re : energie cinetique et force

    Citation Envoyé par Phys2 Voir le message
    Bonjour,

    Je ne pense pas que la profondeur dépende uniquement de la vitesse ; la résistance de la pate à modeler sera d'autant plus importante que la profondeur sera importante. Donc je ne pense pas que la profondeur varie selon le carré de la vitesse.
    ??
    1) La résistance n'est pas forcément proportionnelle à la profondeur ,il peut y avoir une loi en carré , en cube , que sais-je ?
    .

  26. #21
    Weensie

    Re : energie cinetique et force

    bonjour
    pour mes troisiemes l 'annee prochaine je compte faire une experience ou on montrerait la relation entre vitesse et energie cinétique (sans la formule)

    Moiroud ,
    Je ne sais pas s'il est si évident que cela de faire une expérience qui montre que l'énergie cinétique est proportionnelle au carré de la vitesse , à défaut de faire des mesures précises .
    Dans ce cas , on peut montrer que plus un objet est rapide , plus il est capable de modifier les objets qui l'entourent : deformer de la pâte à modeler , créer de la chaleur .
    Je crois qu'une expérience comme celle de Faraday (aimant dans une bobine) ou celle de la pierre se frottant contre un tissu créant de l'énergie thermique traduisent bien la relation entre vitesse d'un objet et sa capacité à transformer son énergie en quelque chose d'autre .
    .

  27. #22
    gatsu

    Re : Energie cinetique et force

    Citation Envoyé par moiroud Voir le message
    bonjour
    pour mes troisiemes l 'annee prochaine je compte faire une experience ou on montrerait la relation entre vitesse et energie cinétique (sans la formule)
    Je pensais lacher des poids identiques de hauteures differentes et mesurer leur enfoncement dans de la pate a modeller , esperant que la profondeur varirait avec le carré de la vitesse....
    quelqun a t il réalisé une exp similaire.??
    ou des conseils.??

    merci
    Bonjour,

    Comment vous faites déjà pour définir l'energie indépendament de la vitesse, du travail d'une force etc... ?

    Personnellement j'aurais fait un truc dans le genre :

    - J'aurais mis deux ressorts de même raideur dans des tubes en plastiques dont l'ouverture est dirigée vers le haut.

    - J'aurais laché deux masses M1 et M2 de deux hauteurs H1 et H2 differentes dans chacun des tubes de telle sorte qu'elles exercent la même compression sur le ressort à la fin (même Delta L).

    - J'aurais introduit l'energie comme étant une grandeur mécanique associée à chacune de ces masses qui dépend de la masse et de la hauteur a priori et postulé (par définition) qu'à energies égales les masses induisent la même compression du ressort (à mesurer donc avec une règle ou un truc dans le genre).

    - Faudrait ensuite montrer qu'à masses égales, hauteurs égales mais vitesses initiales differentes, la compression (maximale bien sûr) du ressort n'est pas la même dans les deux cas et donc l'energie dépend aussi de la vitesse de départ (d'où l'energie cinétique).

    - Ensuite pour montrer que c'est en v² alors là par contre ça me parait plus difficile parce que ça présuppose des choses sur la définition qu'on a fait de l'énergie au préalable je pense...

  28. #23
    Weensie

    Re : Energie cinetique et force

    Bons exemples gatsu
    .

  29. #24
    LPFR

    Re : Energie cinetique et force

    Re.
    Je pense que pour qu'une démonstration fasse de l'effet, elle doit être directe. On ne doit pas avoir besoin de calculs ou de conversions. Ceci exclu les effets thermiques qui, en plus, sont ridiculement petits. Je me souviens de la question qu'un prof m'avait posée: "de quelle hauteur faut-il laisser tomber une tasse de thé pour qu'elle soit à la bonne température?".
    De plus dans cette démonstration il faut avoir accès à la vitesse. Donc, soit un appareil qui la mesure ce qui ne semble pas évident dans ce cas, soit on fait des manips comme celle de Galilée: un plan incliné avec arrondi horizontal et un objet qui glisse (ou roule) et qui atterrit plus bas dans un bac de sable. La distance horizontale est une bonne mesure de la vitesse, puisque le temps de chute est toujours le même.
    Pour mesurer l'énergie cinétique il faudrait une déformation plastique à force constante (je ne vois pas laquelle). Ou l'idée de force de friction constante. On pourrait faire deux manips avec la même hauteur de chute, une pour la vitesse et autre pour l'énergie.
    Reste à voir comme faire tout ça y si ça vaut vraiment la peine.
    A+

  30. Publicité
  31. #25
    moiroud

    Re : Energie cinetique et force

    et si je faisais tomber de hauteurs differentes des masses identiques sur des tubes metaliques fins (ou tube de rouleaux sopalin) , n'y aurait il pas proportionnalité de l enfoncement avec le carrée de la vitesse..(pour calculer la vitesse ai des capteurs) ???

    sinon je laisse tomber et demarre sur la nouvelle partie chimie "observer des metaux"

  32. #26
    Weensie

    Re : Energie cinetique et force

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Re.
    "de quelle hauteur faut-il laisser tomber une tasse de thé pour qu'elle soit à la bonne température?".
    C'est excellent ! tu m'autorises à la mettre dans mon mégapack ?
    .

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