P h y s i c u s

Chapitre 9 - Cohésion de la matière à  l'état solide

Fiche de cours - Fiche de compléments de cours

TP 12 - Expériences d'électrisation
Pleins d'expériences d'électrostatiques à faire soi même ! (Site de Monsieur Alain ROBERT )

TP 13 - Mesure d'une énergie de changement d'état
Modélisation dynamique moléculaire

Animations sur la polarisation des molécules

Résumé

On a réalise une expérience pour démontrer quantitativement la dépendance en 1/r2 de la loi de Coulomb.

Dispositif expérimental

Une paille en plastique est accrochée à  un ruban (ruban pour emballage cadeau). Ce ruban est muni d'un gros trombone qui sert à  accrocher une masse pour tendre le ruban. Ce ruban est ensuite suspendu. On obtient ainsi un pendule de torsion.

Mesure

On filme à  la verticale. On approche une autre paille, préalablement frottée sur de la laine. Elle est chargée électriquement, et on peut ensuite repousser la paille suspendue, qui va tordre le pendule. Il faut s'arranger pour toujours être perpendiculaire à  l'axe de la paille suspendue.

Exploitation des données

Grâce à  VLC, on extrait une vingtaine d'images de la vidéo, au format JPEG. Ces images sont ensuite analysées avec le logiciel ImageJ qui permet de mesurer l'angle de torsion du pendule, proportionnel à  la force de répulsion, en fonction de la distance séparant les deux extrémités des deux pailles.

Pour importer la séquence d'image, dans ImageJ, il faut choisir:

  1. File
  2. Import
  3. ImageSequence

puis on répond aux différents menus.

Pour mesurer un angle, il faut choisir

  1. L'icône Angle
  2. Dessiner l'angle
  3. Lire la valeur de l'angle

Pour mesurer une distance (en pixels), on choisit:

  1. L'icône Distance
  2. Dessiner le segment
  3. Lire la valeur de la longueur

Exemple de résultat

Voici un exemple de résultat de mesure.

La courbe rouge est une modélisation de la forme f(x) = a/(x-b)2 + c

avec a = 1,64.106, b=-44 et c = -7 (avec GNUPLOT, les 5 premiers points expérimentaux, trop imprécis, sont retirés de la procédure d'ajustement).