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Laboratoire de physique - Poids N

Posté par
Lulla
28-11-14 à 22:30

Bonjour,

Je suis nouvelle sur le site et j'aimerais beaucoup avoir de votre aide pour faire mon laboratoire de physique.

Voilà, commencons!

En fait, on a eu un laboratoire de physique à faire sur le poids. Il y avait quelques masses et nous devions trouver leur poids en N grâce au dynomètre. Une masse 1kg me donnait 1N avec le dynamomètre, une masse de 20kg me donnait 200N, 30kg me donnait 300N, etc.

Il faut par après, répondre à la question qui est : Comment on peut calculer notre propre poids sans avoir recours à une balance?

Grâce aux masses, j'ai pu faire l'hypothèse que mon poids serait de 490 N.

Avec la formule, j'ai pensé : P=mxg pour calculer mon poids qui est de 49kg. P=49kg x 9,81 m/s2 = 480, 69N

Maintenant que tout cela est fait, j'ai constaté que il y avait un écart de 9,31 N, qui est correcte. Le problème c'est que, l'enseignant nous demande de faire un graphique. Je pense que le x est la masse en kg et le y poids en N, le problème c'est que si je remplace tous mes points dans le graphique, je sais que la réponse va donner 490, et non 480, 69N. Je ne comprends pas pourquoi, car c'est supposé donner 480, 69N..

Aidez-moi s'il vous plaît. Dites-moi si mes démarches sont bonnes. Je suis perdue.

Posté par
Revelli
re : Laboratoire de physique - Poids N 29-11-14 à 08:08

Bonjour,

Pas de panique: il apparaît que ton dynamomètre donne une valeur de g égale à 10 alors qu'en moyenne à la surface de la Terre la valeur de g est de 9,81 (juste une remarque: pour la mesure du poids de la masse de 1 kg je suppose que tu as dû trouver 10 N et non pas 1 N)

En effet la force de gravitation exercée par la Terre sur une masse m située à sa surface a pour valeur P = m * g (la valeur de g dépend normalement de la distance entre le centre de la Terre supposé être son centre de gravité et de l'altitude du centre de gravité de la masse pour laquelle la mesure du poids est faite: on prend donc en moyenne g = 9,81 m.s-2)

Ainsi d'après Wikipédia, sur Terre la valeur de g est 9,814 m.s−2 au niveau de la mer, 9,811 m.s−2 à 1 000 m et 9,802 m.s−2 à 4 000 m.

D'après cet article, la force de pesanteur est très légèrement contrecarrée par la force centrifuge due à la rotation de la Terre autour de son axe dont l'accélération est donnée par 2 * r avec = 2/86400 et r la distance du lieu à l'axe de rotation (soit r = R * sin (90 - L) où R est le rayon de la Terre et L la latitude du lieu de la mesure): cette accélération centrifuge est nulle aux pôles et vaut approximativement 0,034 m.s−2 à l'équateur si bien que la pesanteur apparente n'y est donc plus que d'environ 9,780.

En conclusion, pour ce qui concerne le poids des personnes, on est plus intéressé par l'ordre de grandeur de celui-ci et de ses variations dans le temps si on fait des mesures régulières (au moins à chaque visite médicale) que par la valeur exacte: de plus c'est plutôt la mesure de la masse qui est recherchée en mesurant le poids, d'où la confusion créée en parlant d'un poids de 49 kg au lieu de 490 N)

Pour d'autres mesures de masse comme en chimie où il faut avoir une mesure précise des quantités de matière mises en jeu dans une réaction, l'utilisation du poids n'est peut-être pas la meilleure méthode pour évaluer la masse des réactifs et des produits

Bon courage à toi

PS:

1) Pour mettre un texte en exposant (ou en indice) tu peux utiliser les outils à ta disposition en dessous du cadre de saisie comme X2 (ou X2): pour avoir 105, tu tapes 105, tu sélectionnes le 5 et tu cliques sur le bouton X2. De même en cliquant sur le bouton , tu auras accès à un grand nombre de symboles que tu pourras insérer dans ton texte juste en cliquant dessus

2) Evites d'utiliser le x pour la multiplication et choisis plutôt le caractère *: en effet, x est très souvent le symbole pour identifier une variable quelconque comme par exemple en mathématiques avec les fonctions (droite y=ax+b; trinôme y = ax2+bx+c; y = f(x); ...)

3) Enfin, un laboratoire est un lieu et non pas une action qui dans ton cas s'appelle Travaux Pratiques de Physique

Posté par
Coll Moderateur
re : Laboratoire de physique - Poids N 29-11-14 à 08:09

Bonjour,

Tes démarches sont bonnes.
Ce que tu peux retenir (et c'est très important) de ce "laboratoire" c'est que toutes les mesures sont faites avec une certaine incertitude.

Un masse d'environ 1 kilogramme (on peut supposer que l'incertitude sur cette valeur est assez faible) suspendue à un dynamomètre donne une lecture de 10 newtons environ (et l'incertitude pour cette lecture est certainement plus importante).

De même une masse de 30 kg donne une lecture d'environ 300 N sur le dynamomètre que tu as utilisé.

Si les conditions expérimentales et si le dynamomètre l'avait permis, en te suspendant à ce même dynamomètre tu aurais pu lire une force d'intensité environ égale à 490 N
_______

Pour ce dynamomètre le graphique (une droite représentant une fonction linéaire) aura bien un coefficient directeur d'environ 10 N/kg
_______

9,81 m.s-2 est une valeur obtenue avec des mesures autrement plus sophistiquées que celles que tu as employées et... à Paris.

Au niveau de la mer et à l'équateur cette valeur vaut environ 9,78 m.s-2
Toujours au niveau de la mer et aux pôles elle vaut environ 9,83 m.s-2
En altitude cette valeur diminue...
Donc ce n'est pas une constante magique valable toujours et partout.
_______

Mais il est hautement probable que le facteur prépondérant d'erreur dans tes manipulations est l'étalonnage imparfait du dynamomètre et la difficulté de lecture sur cet instrument.

Posté par
Coll Moderateur
re : Laboratoire de physique - Poids N 29-11-14 à 08:14

Bonjour Revelli

Lulla aura de la lecture... Mais ces réponses se complètent bien !

Posté par
Lulla
re : Laboratoire de physique - Poids N 30-11-14 à 00:49

Pardon, j'ai fait une faute de frappe. Je voulais écrire 1k = 10N.

Donc, au final, tout est bon? Dans mes calculs, 49kg donne réellement 490 N?

Mais alors, si je fais le graphique avec coeficient directeur d'environ 10 N/kg, pourquoi cela me donne 490 N et pas 480, 69 N? Cela est dû au fait que la gravité change dans différentes zones, exemple à Paris, en hauteur, etc?

Merci beaucoup !  

Posté par
Revelli
re : Laboratoire de physique - Poids N 30-11-14 à 07:24

Bonjour,

Tu fais le graphique de tes mesures en laboratoire avec la masse en abscisse (1 mm = 1 kg) et le poids en ordonnée (1 mm = 10 N)

Cela te donne une droite passant par l'origine de pente 1 (soit le g/10 du dynamomètre à cause des échelles prises pour abscisse et ordonnée))

Tu positionnes 49 mm en abscisse pour tes 49 kg et tu prends l'ordonnée correspondante sur cette droite qui sera alors de 49 mm soit 490 N à cause de l'échelle

D'après les mesures que tu as faites, ton poids est de 490 N

Tu relèves que d'après la loi générale ton poids aurait dû être de 480,69 N avec un g moyen à la surface de la Terre de 9,81 m.s-2 et tu fais donc le constat que le dynamomètre a un g supérieur à ce g moyen.

Bon courage

Posté par
Lulla
re : Laboratoire de physique - Poids N 30-11-14 à 18:23

Merci beaucoup!!! J'ai tout compris. Mais pourquoi c'est en mm et pas en kg dans le graphique? donc c'est mm/N?

Merci!!



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