Physique de pointe
Physique des matériaux
Observez un réseau cristallin tridimensionnel avec une lacune, puis mesurez la réponse élastique linéaire pour relier structure microscopique et propriété mécanique. Vérifiez la proportionnalité en faisant varier déformation et module relatif.
Matériel
- Canevas 3D de réseau cristallin pivotable (glisser ou flèches)
- Curseurs de paramètre de maille et de position du défaut
- Essai de traction virtuel : curseurs de déformation ε et de module relatif E
- Graphe contrainte–déformation et affichage σ≈Eε
Protocole
Faire pivoter le réseau et modifier le paramètre de maille
Faites glisser le canevas de la section 1 pour pivoter le réseau 3×3×3 ; utilisez le curseur « Paramètre de maille » pour resserrer ou élargir l'espacement et observez la densité. Lisez la valeur affichée.
Placer une lacune dans le réseau
Déplacez le curseur « Position du défaut » entre 0 et 26 pour choisir le nœud manquant ; un cercle pointillé marque le site vacant. Une seule lacune brise la symétrie de translation parfaite du réseau — origine de la diffusion des électrons ou phonons par les défauts dans les matériaux réels.
Mesurer la réponse élastique linéaire
Dans la section 2, gardez le curseur « Module relatif E » fixe, augmentez « Déformation ε » par étapes et lisez la contrainte relative sous le graphe. Vérifiez que le point sur la droite satisfait : multipliez ε par E et comparez au σ affiché.
Modifier le module et conclure
Gardez ε fixe, faites varier E entre deux valeurs et observez la pente de la droite σ–ε ainsi que l'affichage. Conclusion : à déformation égale, un matériau plus rigide (E plus grand) subit une contrainte plus forte selon ; le modèle ne vaut qu'en régime élastique linéaire, tandis que les matériaux réels dépendent aussi des défauts et de la microstructure vus en section 1.