Département de Physique-Géologie Rapport de laboratoire No 1

Date : ________________
Noms : Groupe N o :
Problème 1.3 : Mouvement vers le haut et vers le bas d’un plan incliné
Problème : Nous devons calculer l’accélération d’un
chariot de montages russes la Ronde qui est
lancé vers le haut d’un plan incliné et qui
redescend. Nous devons calculer
l’accélération tout au long du trajet et
vérifier l’effet de la vitesse initiale du chariot
sur l’accélération.
Pour ce faire, nous allons réaliser un montage
avec un chariot sur un rail à air incliné ainsi
qu’un détecteur de mouvement relié à un
système d’acquisition de données.
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Question : Quelle est l’accélération d’un objet se dirigeant vers le haut puis vers le bas d’un plan
incliné en tout temps durant son mouvement ?
Prédiction : Au début, j’avais estimé que l’accélération du chariot serait en lien direct avec la masse,
l’angle du plan incliné et la constante gravitationnelle « g », puisque je croyais que la force
vers le bas d’un plan incliné était de sin.
Je croyais que l’accélération varierait comme la vitesse. Je pensais que l’accélération allait
diminuer proportionnellement à la constante gravitationnelle jusqu’à 0, puisqu’elle allait
remonter jusqu’à la valeur initiale.
De plus, je pensais que la vitesse initiale du chariot ne changerait rien à l’accélération, car
la force ne dépend pas de la vitesse selon mon équation.
Voir prédictions en annexes
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Observations :
Nous avons remarqué que le rail à air n’est pas tout à fait horizontal. Lorsque nous
le laissons à l’horizontal et que nous l’alimentons en air comprimé, le chariot se
déplace un peu vers la droite de 1 cm à 40 cm et un peu vers la gauche de 65 cm à
120 cm. Ainsi, on observe que le rail possède un petit creux entre 40 cm et 65 cm ce
qui pourra fausser quelque peu nos résultats.
Tableau d’observation de changement de vitesse initiale pour différents essais
Essai N o [m/s] Observations
1
2
3
Données : Nous avons tout d’abord, surélevé le montage à l’aide de 3 blocs. Nous avons
mesuré l’angle de cette façon :
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
Nous avons obtenu un angle de : _______ ± _______
Voici le détail de nos mesures justifiées et de calculs justifiées.
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Nous avons ensuite mis en marche le rail à air ainsi que le logiciel d’acquisition de données
DataStudio. À partir du bas du plan incliné, nous avons donné une légère poussée sur le
chariot. Celui‐ci est monté sur le plan incliné puis est redescendu à sa position initiale.
Nous avons fait quelques enregistrements et avons observé les 3 graphiques produits par le
logiciel. Nous avons gardé le meilleur essai et nous avons tracé une régression quadratique
pour le graphique de la position en fonction du temps et une régression linéaire pour le
graphique de la vitesse en fonction du temps.
Tableau des données (pour l’essai jugé le plus intéressant)
Graphique Régression obtenu
vs
vs
Suite des mesures et calculs
Forme :
________________
________________
________________
Forme :
________________
________________
Signification physique
de la régression
Acc. moy.
(Ens. du mvt.)
/
Remarque : Puisque nous avons remarqué que les accélérations moyennes en montant, au sommet et en descendant le rail sont
sensiblement les mêmes, nous avons décidé de mesurer seulement l’accélération de l’ensemble du mouvement.
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Justification des incertitudes : L’incertitude sur la position fût obtenue à l’aide du graphique 4
( vs ) lorsque le chariot est immobile car :
______________________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Voir graphiques en annexes
Analyse : En étudiant les graphiques 1 et 2 (en annexes), nous remarquons que l’accélération est la
même en montant, au sommet et en descendant. En étudiant le graphique 4, ( vs ), nous
remarquons qu’il à la forme de : _______________________________.
Puisqu’il s’agit d’un MRUA, on peut associer la fonction théorique suivante à ce graphique :
_____________________________
Fonctionnement du détecteur de mouvement : Le détecteur de mouvement enregistre
essentiellement des ___________________ à une fréquence de 20 hz et en déduit
des ___________________.
Afin de comprendre comment DataStudio crée des graphiques, nous les avons reproduits à
l’aide du chiffrier Microsoft Excel®.
Voici un exemple de chaque calcul reproduit dans Excel® :
Voir graphiques en annexes
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obtenu par
obtenu par
obtenu par
théorique
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La régression linéaire obtenue par Excel® nous donne ceci : _________________________.
Ainsi, l’accélération obtenue nous donne : _________________.
Ce qui correspond à l’accélération obtenue par DataStudio. Puisque l’accélération théorique
est donnée par la formule sin.
Ce qui donne dans notre cas : ___________________.
Voici le détail du calcul :
Nous pouvons alors faire un diagramme de comparaison des accélérations obtenues.
Conclusion : Mes prédictions étaient fausses. Je n’avais pas fais la différence entre la vitesse et
l’accélération et je ne savais pas comment bien représenter mes pensées sur les
différents graphiques. Je disais dans mes prédictions que l’accélération et la décélération
seraient proportionnelles à la constante gravitationnelle. Je n’avais seulement pas
réalisé que cela impliquerait une accélération constante. J’ai donc mal représenté la
réalité sur mes graphiques.
Je répondrais à la question des autres membres du comité de sécurité en leur disant que
l’accélération du chariot de la montage russe qui monte et qui descend est constante
tout au long du mouvement et elle dépend seulement de l’angle par la formule
sin. Elle ne dépend pas de la vitesse initiale, ni de la masse du chariot, car ces
termes n’apparaissent pas dans la formule théorique et nous les avons vérifié
expérimentalement.
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