Expérience 1 : la chèvre Oscillante



Préparation de l'expérience
1° ) Mesure du volume de la statue :



- on remplit le baril bleu  à ras bord,
- on insère la statue dans un grand sac poubelle afin d'éviter qu'elle s'imprègne d'eau,
-  on plonge entièrement la statue dans le baril,
- on mesure la hauteur d'eau qui a débordé ainsi que le diamètre du baril.

V = h*p R2
V = 11,5 * 3,14 * (72/2)2
donc V = 46 799 cm3
ou V = 0, 0468 m3

2° ) Fabrication du traineau :

- on choisit 2 branches de bois (1) qui ont une forme un peu incurvée que l'on ponce,
- on creuse 2 emplacements sur chaque branche  qui correspondent à l'emplacement des deux plaques (2) qui serviront à fixer les deux branches, afin d'éviter les frottements, 
-  il n'y a plus qu'à fixer le tout avec des clous : 2 pour chaque fixation afin que cela ne tourne pas.

3° ) Fixation statue-traineau :


Pour maintenir la statue en place sur le traineau, on l'attache à l'aide d'une sangle plate afin de minimiser les forces de frottements. Mais on aurait très bien pu utiliser une corde normale à condition de tailler des encoches dessous le traineau où elle se serait emboitée. 
Puis on resserre la sangle à l'aide d'un bâton que l'on tourne au maximum, puis que l'on coince.

4° ) Mise en place du dispositif de mesure :


Pour mesurer le poids nécessaire au déplacement de la statue, on attache une longue corde entre deux arbres (1), et on y suspend une poulie préalablement graissée (2).
 La statue, déjà attachée au traineau, est également attachée par le cou à une corde qui "entoure" une fois la chèvre.

5° ) Mesure des pierres nécéssaires :


Pour mesurer les pierres que nous avons utilisées afin de compenser notre traction exercée sur la corde, nous avons utilisé une petite balance allant jusqu'à une masse de 5 kg. 

6° ) Dispositif pour poser les poids  :



Pour poser les pierres, il nous fallait une plate-forme. Celle-ci était suspendue à la poulie par une fine corde elle-même attachée à la corde de la statue. La cordelette formait une double boucle dans lesquelles on inserait le plateau, et que l'on écartait au maximum pour rendre plus stable le dispositif. Mais le problème fut que les deux boucles glissaient toujours vers le centre.

7° ) Alternative au plateau :


Nous avons donc substitué au plateau une pierre de 10 kg dont une face était plate.
Puis nous avons posé au fûr et à mesure les pierres pesées préalablement (cf 5°) et vidéo).

8° ) Le déplacement :


 Finalement, il nous aura fallu poser 13,8 kg de pierre sur le "plateau", soit au total 23,8 kg pour faire avancer la statue.
 Et elle a parcourut en un déplacement 38 cm.

Commentaire :
     Si l'on considère la chèvre seule, sans la statue et la corde pour tirer, et si l'on considère que la chèvre tient en équilibre debout. D'après la deuième loi de Newton, on a : la somme des forces appliquées au systèmes est nulle, si le système est en équilibre.
     Le système en entier au repos ( avant d'exercer une force ) :
comme le système est en équilibre et que l'on n'exerce pas de force dessus, il n'y a pas de frottements et donc rien ne se passe.



Commentaire : Mise en mouvement
     On tire sur la corde pour faire bouger la statue. La tension exercée sur la corde se transmet à la corde qui tient le cou de la statue. Seulement, pour mettre en mouvement la statue, il faut vaincre les forces de frottements qui s'exercent "à l'arrière" de la statue.
Chaque élément a un seuil de frottement. Donc la valeur de la force à exercer est au moins égale au seuil de frottement. D'où l'interêt de lubrifier le sol à l'aide de patates douces par exemple. Seulement ce n'est que de la théorie. En réalité, il faut appliquer une force un peu plus importante car il y a d'autres frottements et donc des pertes d'énergie (particulièrement au niveau du madrier).



Commentaire : Le mouvement
     Une fois le seuil de frottement atteint et dépassé, les lois de la physique pour les frottements d'un objet change. En effet, on a constaté à défault de le démontrer qu'il faut exercer une force moins importante une fois l'objet en mouvement (le coefficient de frottement cinématique est inférieur au frottement statique).


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