Collisions élastiques

Matériel

• Deux chariots virtuels sur rail sans frottement
• Curseurs m₁, m₂, u₁, u₂ et restitution e
• Affichages des vitesses après choc et de la quantité de mouvement totale

Protocole

1. Configurer la collision et mesurer les vitesses

   Réglez « Restitution e » à 1,00 (élastique idéale). Prenez m₁ = 2 kg, m₂ = 3 kg, u₁ = 5 m/s, u₂ = −1 m/s, observez le choc et lisez v₁, v₂ dans l'affichage « Après collision ». Calculez $P$ avant/après et confirmez la conservation de l'impulsion.

2. Vérifier la conservation de l'énergie cinétique

   Avec les mêmes données, calculez $K = \frac{1}{2}m_1u_1^2 + \frac{1}{2}m_2u_2^2$ avant et après ; pour $e = 1$ les deux valeurs coïncident. Changez m₂ : v₂ varie mais $P$ reste conservée. Vérifiez $v_1 = \frac{m_1 - m_2}{m_1+m_2}u_1 + \frac{2m_2}{m_1+m_2}u_2$ dans le cas $e = 1$.

3. Balayer le coefficient de restitution

   Descendez e à 0,5 puis 0 et refaites la collision. Vérifiez $e = (v_2 - v_1)/(u_1 - u_2)$ avec les nouvelles valeurs : la vitesse de séparation suit e. À $e = 0$ les corps restent collés (parfaitement inélastique) — comparez avec le labo « Collision molle ». Concluez quel e conserve K et quel e convertit K en chaleur/déformation.

Simulation

Histoire de l’expérience

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