Physicus

Terminale S - TP Un canon pour étudier la chute des corps

Résumé :

Un collègue avait posté sur le forum physiquechimie.forum.free.fr une activité fort ludique où il utilisait un petit canon Playmobil(R) comme élément déclencheur de l'activité.
Ce petit jouet tire de façon précise et répétitive, il est cependant délicat à pointer.
J'ai donc fabriqué un affût améliorant la précision du pointage. Il permet des tirs jusqu'à 260cm de portée, avec une précision de 5cm de rayon environ.
Enfin, j'ai modélisé la situation physique , ce qui m'a permis d'écrire une petite application Androïde qui permet, après calibration, de pointer le canon, en s'aidant de l'accéléromètre du smartphone.

Fabrication :

Le canon est fixé sur un pavé de bois, percé, pour y coller le fût et faire passer un tube en aluminium.

Le canon est fixé sur l'affût grâce à une vis qui serre plus ou moins fort le tube en aluminium.

La hausse se règle finement grâce à une vis qui vient en butée sur une sorte de bielle collée sur la vis traversant l'axe de l'affût. Le canon peut osciller librement autour de l'axe horizontal, c'est la vis et la bielle venant en butée qui arrêtent le mouvement du canon qui tomberait en avant sinon..

La hausse se règle à l'aide d'un outil (tube de cuivre aplati à une extrémité) avec un réglage rapide puis un réglage fin.

Enfin, une application Androïde a été développée par mes soins pour pointer précisément le canon. Un tir à 45° permet de calibrer la vitesse initiale, puis, connaissant la distance et l'altitude de la cible, et tenant compte de la longueur du tube du canon et la position de son axe de rotation horizontal, on calcule les deux angles de tir possibles. Le réglage de la hausse se fait grâce à l'accéléromètre du téléphone que l'on place parallèlement au tube.

On peut télécharger le projet (code source) et une note de calcul qui explique la modélisation utilisée

Le réglage du gisement du canon se fait simplement en glissant la pièce soutenant l'affût autour d'un axe vertical.

Avec un budget un peu plus conséquent (et un champ de tir de 40 km de long ...), on peut ensuite utiliser ça:

Au fait, si Galilée a étudié la chute des corps et a fabriqué une lunette, c'est aussi parce qu'il enseignait la "mécanique" aux artilleurs de la famille Médicis ...