Mécanique

Choc élastique

Observez la quantité de mouvement totale rester constante tandis que les billes rebondissent.

Choc élastique — simulation interactive de Mécanique. Observez la quantité de mouvement totale rester constante tandis que les billes rebondissent. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Conservation de la quantité de mouvement

Dans un choc sans forces extérieures, la quantité de mouvement totale se conserve. Dans un choc élastique, l'énergie cinétique se conserve aussi.

Quand deux billes entrent en collision sur une surface sans frottement, leurs quantités de mouvement individuelles changent, mais la quantité de mouvement totale du système reste la même. Dans un choc quasi élastique, elles rebondissent avec une énergie cinétique quasi inchangée — des billes rapides entrent, des billes rapides sortent.

• Moment p = mv → Σp_before = Σp_after
• Énergie cinétique KE = ½mv² (conservée dans les collisions élastiques)

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Deux balles identiques roulent l'une vers l'autre à la même vitesse et entrent en collision élastiquement. Après la collision, comment leurs vitesses se comparent-elles à celles d’avant ?

Des pronostics à peser

• Chaque balle rebondit directement à la même vitesse à laquelle elle est entrée
• Les deux balles s'arrêtent net au point de collision
• Les deux balles continuent sans changement, comme si elles se traversaient

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Masse m (chaque balle) (kg)
• Vitesse d'approche v (m/s)

Ce que vous mesurez  :

• Quantité de mouvement de la bille A p = mv (kg·m/s)
• Bille A  : Ec = ½mv² (J)
• Quantité de mouvement de la bille A après — prédiction idéale (kg·m/s)
• Quantité de mouvement totale après le choc (A + B) (kg·m/s)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez la simulation de collision élastique et appuyez sur Réinitialiser.
2. Confirmez que les deux balles ont la même masse et définissez la vitesse d'approche pour chaque essai ci-dessous (la balle A se déplace vers la droite, la balle B se déplace vers la gauche à la même vitesse).
3. Appuyez sur Lecture, observez les sondes de quantité de mouvement sur les deux balles et enregistrez la lecture de la quantité de mouvement de la balle A juste après la séparation des balles.

Équation gouvernante

Élan — p = m·v

La quantité de mouvement de chaque balle avant l'impact, à partir de la masse et de la vitesse d'approche que vous avez définies pour chaque essai. La quantité de mouvement total (Ball A + Ball B) est conservé pendant la collision.

Énergie cinétique — KE = ½·m·v²

Énergie de mouvement de la balle A avant l'impact. Dans une collision parfaitement élastique, cela est entièrement conservé  ; la restitution 0.98 de la simulation en direct n'en conserve que e², ce dont vos réponses élaborées doivent tenir compte.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Montrez votre travail en calculant la quantité de mouvement de la balle A avant la collision (p = mv) pour un essai et comparez-le à la lecture de la sonde de quantité de mouvement de la simulation.
• Comparez la quantité de mouvement de la balle A avant et après la collision. Que vous dit le changement de signe sur sa direction ? La quantité de mouvement total de la balle A + de la balle B est-il conservé ?

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• La simulation utilise une restitution de 0.98, et non un 1.0 parfait. Dans quelle mesure vous attendriez-vous à ce que la dynamique de rebond diffère de votre prévision idéalisée, et pourquoi ?
• Si la balle B était deux fois plus lourde que la balle A, la balle A rebondirait-elle toujours directement ? Utilisez les formules générales de collision élastique pour raisonner.

• AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
• AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
• IB Physics — A.2 Forces and momentum
• General High School Physics — Momentum & collisions
• NGSS High School Physics — Conservation of momentum
• Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
• Middle School Physical Science — Kinetic energy

1. Bienvenue aux chocs élastiques
2. Appuyez sur Lecture
3. Échange de quantité de mouvement
4. Sélectionnez une bille
5. Ouvrez les données
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Conservation de la quantité de mouvement