Le plan incliné

Matériel

• Modèle 3D d'un bloc sur plan incliné avec vecteurs de force
• Curseurs d'angle θ, de frottement μₖ et de masse
• Affichage de l'accélération et bouton Pause

Protocole

1. Sans frottement : a = g sin θ

   Mettez μₖ = 0 et balayez « Angle θ » sur 15°, 30°, 45°. Lisez l'accélération et comparez à $a=g\sin\theta$ : ~2,6, 4,9, 6,9 m/s². Seule la composante $mg\sin\theta$ le long du plan anime le mouvement ; $mg\cos\theta$ est compensée par la réaction N.

2. Ajouter le frottement

   Gardez θ = 30° et montez μₖ par paliers jusqu'à 0,6. Lisez a décroître selon $a=g(\sin\theta-\mu_k\cos\theta)$ ; à $\mu_k=\tan\theta\approx0.577$, a → 0 et le bloc glisse à vitesse constante ou reste immobile — vérifiez à l'affichage.

3. La masse compte-t-elle ?

   Gardez θ = 30°, μₖ = 0,2 et variez « Masse » de 1 à 12 kg. L'accélération reste ~3,2 m/s² car m s'élimine dans $a=g(\sin\theta-\mu_k\cos\theta)$ — conclusion de Galilée : l'accélération ne dépend pas de la masse quand les forces y sont proportionnelles.

4. Le problème de Galilée : mesurer g indirectement

   Mettez μₖ = 0, petit angle θ = 10°, et mesurez distance/temps de glissement pour déduire $a=g\sin\theta$, donc $g=a/\sin\theta$. C'est l'astuce de Galilée pour «diluer» la pesanteur : une pente douce rend le mouvement assez lent pour être chronométré à la clepsydre.

Simulation

Histoire de l’expérience

Physiciens associés

Sujets liés de la bibliothèque