Conservation de la quantité de mouvement

Matériel

• Deux chariots m₁, m₂ sur un plan horizontal (canvas 3D, glisser pour tourner la vue)
• Curseurs de masse m₁ (kg) et m₂ (kg)
• Curseurs de vitesse initiale u₁ (m/s) et u₂ (m/s)
• Curseurs d'impulsion extérieure J (N·s) et de durée Δt (s)
• Panneau de lecture « P trước / P sau » (kg·m/s)

Protocole

1. Régler masses et vitesses initiales

   Dans la section 1, déplacez les quatre curseurs m₁ (kg), m₂ (kg), u₁ (m/s), u₂ (m/s) — essayez u₁ > 0 et u₂ < 0 pour que les chariots se rapprochent (le sens positif est vers la droite). Lisez la ligne « P trước = m₁u₁+m₂u₂ » et comparez-la à $P = m_1u_1 + m_2u_2$ calculé à partir des valeurs des curseurs.

2. Vérifier que la quantité de mouvement totale est constante

   Gardez l'impulsion extérieure de la section 2 à J = 0. Faites varier m₁, m₂, u₁, u₂ dans la section 1 et notez P trước à chaque fois ; l'affichage indique toujours « P sau bằng P trước » quand J ngoài ≈ 0 — le système est isolé horizontalement, donc la quantité de mouvement totale se conserve même si chaque chariot change de vitesse. Comparez avec $m_1u_1 + m_2u_2 = m_1v_1 + m_2v_2$.

3. Essayer une force extérieure non nulle

   Dans la section 2, placez le curseur « Xung lượng ngoài J (N·s) » sur des valeurs positives puis négatives, et faites aussi varier « Thời gian Δt (s) ». L'affichage « P sau = P trước + J ngoài » montre que la quantité de mouvement totale ne se conserve plus : elle est décalée exactement de J, ce qui correspond à la forme impulsionnelle de la seconde loi $\Delta P = J_{\mathrm{ext}}$ avec force moyenne $F = J/\Delta t$.

4. Prédire puis comparer

   Choisissez m₁ = m₂ et u₂ = −u₁ ; prédisez P trước puis comparez avec l'affichage (P = 0 attendu — les flèches de quantité de mouvement s'annulent sur le canvas). Placez ensuite J ≠ 0 et estimez P sau par $P_{\text{sau}} = P_{\text{trước}} + J$ avant de lire la valeur ; répétez avec deux autres couples (m, u) pour vérifier dans quels cas la loi de conservation s'applique.

Simulation

Histoire de l’expérience

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