Le berceau de Newton  : élan et transfert d'énergie

1 · Prédire

Si vous tirez la première balle jusqu'à une hauteur de dégagement h et la laissez basculer dans la rangée, qu'est-ce qui détermine la vitesse à laquelle la dernière balle s'envole ?

• La balle éloignée part à peu près à la même vitesse que la première balle au moment de l'impact.
• La balle la plus éloignée part plus lentement, car les balles du milieu absorbent une partie du mouvement.
• La balle éloignée part plus vite que la vitesse d'impact de la première balle.

2 · Configurer

1. Ouvrez le préréglage Newton's Cradle dans le bac à sable.
2. Faites glisser la balle la plus à gauche vers l'extérieur et vers le haut pour définir une hauteur de déclenchement, puis lisez à quelle hauteur elle se trouve au-dessus de son point de repos.
3. Relâchez la balle et laissez-la descendre dans la rangée de balles en contact. Regardez quelle(s) balle(s) s'envolent de l'autre côté et à quelle hauteur elles se balancent.

3 · Collecter les données

Tracez la vitesse de sortie de la balle éloignée (axe y) par rapport à la hauteur de libération (axe x) pour vos trois essais. La relation est-elle une ligne droite ?

4 · Analyser

1. ...calculez l'EP au lâcher (mgh) et l'EC d'impact... en utilisant votre vitesse de sortie mesurée pour v
2. En utilisant la conservation de l'impulsion et de l'énergie cinétique pour une chaîne de masses égales, expliquez pourquoi la balle la plus éloignée part avec (approximativement) la vitesse d'impact de la première balle, alors que les balles intermédiaires bougent à peine.

5 · Approfondir

1. Pourquoi les boules du milieu bougent-elles à peine, même si l’impulsion de la collision les traverse toutes ?
2. Dans le bac à sable, la balle lointaine se balance-t-elle exactement aussi haut que votre hauteur de lancement ? Que vous dit l'écart (le cas échéant) sur l'élasticité réelle des collisions ?

La physique derrière cette expérience

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