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Experience de Fizeau

Posté par
yazidzahrawi
17-09-15 à 18:36

Bonsoir,

Pouvez vous m'aider a résolu ce problème concernant la mesure de Fizeau sur la lumière

1) Expliquer qualitativement (sans calcul) pourquoi dans les conditions de mesure, la lumière
n'arrive plus à l'observateur.
La roue dentée utilisée par Fizeau comporte 720 dents et 720 échancrures identiques en taille.

La vitesse de rotation de la roue est augmentée progressivement jusqu'à ce qu'elle tourne à
N = 12,68 tours/s, l'observateur ne voit plus de lumière..
2) Calculer la vitesse angulaire ω de la roue en rad/s.
3) Calculer la largeur angulaire θ d'une dent (ou d'une échancrure) en radians.
La distance entre la maison de Fizeau à Suresnes et la butte Montmartre est d = 8633 m
4) Pendant la durée du trajet aller-retour de la lumière, l'échancrure qui a transmis la lumière
a été remplacée par la dent qui la suit immédiatement. Exprimer la durée du trajet T en
fonction de ω et θ.
5) En déduire la valeur de la vitesse de la lumière c déterminée par Fizeau. Comparer à la
valeur actuellement admise (rechercher sa valeur officielle).

Posté par
krinn Correcteur
re : Experience de Fizeau 17-09-15 à 19:58

bonsoir,

c'est expliqué en vidéo ici:

Posté par
yazidzahrawi
re : Experience de Fizeau 17-09-15 à 22:25

J'ai essayé de répondre à ces questions :

1)dans les conditions de mesure,quand le lumière réfléchie d'après le miroir prend son trajet de retour  il trouve la dent du roue grâce à la vitesse grande du roue.
2)vitesse angulaire=12.68rad/s
3)on 720 dents dans la roue et la roue fait 180 degrés alors une dent fait 0.25 degrés alors la valeur cherché est de 0.25 radian.

j'espère que vous pouvez me correct ça et dommage je suis bloqué au question 4.

Merci

Posté par
yazidzahrawi
re : Experience de Fizeau 17-09-15 à 22:58

Se référant à la valeur de la célérité de la lumière issue des observations astronomiques de Römer, soit 225 000 km/s, le temps du trajet aller/retour (t = d/v) est donc de quelques 1/18 000ème de seconde. Comme la roue est dotée de 720 dents (1 440 intervalles « dent-creux »), une vitesse de rotation d'environ 12 tours par seconde est un minimum car 12,5 = 18 000/1 440.

pouvez vous m'expliques d'ou la relation dernière intervient ? 12,5 = 18 000/1 440

Posté par
yazidzahrawi
re : Experience de Fizeau 18-09-15 à 00:37

J'ai améliorer mes réponses et c'est dessous  la nouvelle forme espérant d'avoir une correction d'après vous:

1)Dans les conditions de mesure,quand la roue dépasse 12.6 tours par seconde le temps pour qu'un dent remplace l'échancrure depuis la lumière passe est égal au temps du trajet aller-retour du lumière ce qui fait que en retour de la lumière il trouve le dent devant lui coupant leur trajet vers l'œil et comme la vitesse angulaire du roue progrès le phénomène se répète pour chaque dent ce qui donne une éclipse pour l'observateur alors il ne voit plus de signal.  

2)La vitesse angulaire est de ω=2π*N=2π*12.68 rad/s
3) comme la largeur angulaire total du roue est celle d'un disque ==>2π=360 degrés et on a 720 dents et 720 échancrure ce qui nous donne 1440 secteurs alors pour obtenir la largeur angulaire pour chaque secteur==> est θ=2*π/1440=0.25 radians.
4)la durée du trajet est de T=2d/c=θ/ω= avec c=célérité du lumière ce qui nous entraîne par ensuite que T est approché à la valeur 55*10-6s=55 micro-seconde.

5) A parir de l'expression classique du vitesse v=d/t====>T=2d/c alors c=2d/T et comme T=55*10-6s alors on trouve c=2*8633/(55*10-6)====>c=3.15*108m/s et ce qui grande à la valeur officiel de 3.108s mais d'après mon opinion le résultat de Fizeau est plus que parfait en tenant compte des matériels utilisés à l'époque.

Posté par
yazidzahrawi
re : Experience de Fizeau 20-09-15 à 14:53

Quelqu'un peut m'aider ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Experience de Fizeau 20-09-15 à 15:16

1) il y a une vitesse particulière de la roue (vitesse de 1ere extinction) pour laquelle la lumière qui passe par une échancrure trouve sur son passage à son retour la dent suivant immédiatement cette échancrure sur la roue, ce qui fait que le rayon réfléchi ne peut plus atteindre l'observateur

2) il faut faire le calcul
3) 2/1440 ne vaut pas 0.25

4) la durée du trajet est T=/w (d n'à rien à faire ici)

5) Fizeau a trouvé la bonne valeur à 5% près, c'est un très bon résultat pour l'époque

Posté par
yazidzahrawi
re : Experience de Fizeau 20-09-15 à 20:05

Merci,

Pour 2) j'ai la réponse correcte ?

Posté par
krinn Correcteur
re : Experience de Fizeau 20-09-15 à 20:50

2) w = 2x12.68 = .... rad/s

Posté par
yazidzahrawi
re : Experience de Fizeau 20-09-15 à 20:54

Merci,

cette partie là: Se référant à la valeur de la célérité de la lumière issue des observations astronomiques de Römer, soit 225 000 km/s, le temps du trajet aller/retour (t = d/v) est donc de quelques 1/18 000ème de seconde. Comme la roue est dotée de 720 dents (1 440 intervalles « dent-creux »), une vitesse de rotation d'environ 12 tours par seconde est un minimum car 12,5 = 18 000/1 440.

pouvez vous m'expliques d'ou la relation dernière intervient ? 12,5 = 18 000/1 440

Posté par
krinn Correcteur
re : Experience de Fizeau 20-09-15 à 21:35

ce calcul m'a l'air bizarre
si la vitesse de la lumière valait 225000 km/s l'A/R durerait env. 1/13000 s et il faudrait une rotation de 9 tours/s seulement

Posté par
yazidzahrawi
re : Experience de Fizeau 20-09-15 à 23:08

c'est pas problème

quel relation t'a utilisé pour trouvé le nombre de tours minimum

12.5=18000/1440 ? je veux savoir chaque terme a quoi ça sert.

Posté par
krinn Correcteur
re : Experience de Fizeau 20-09-15 à 23:25

si la vitesse de rotation vaut 1 tr/s, pour passer d'un creux à la dent qui suit, cela dure: 1/1440 s
si la vitesse de rotation vaut N tr/s, pour passer d'un creux à la dent qui suit, cela dure: 1/(1440 N) s
donc si on veut que ça corresponde à un temps d'A/R de la lumière de 1/18000 s par ex.
on doit alors avoir:

1/18000 = 1/(1440 N)

càd N= 18000/1440 tr/s

Posté par
yazidzahrawi
re : Experience de Fizeau 21-09-15 à 00:13

Merci infiniment pour votre accompagnement.
J'ai vraiment compris ce problème grâce à vous.

Merci autre fois.



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