Cette expérience de physique amusante est très facile à réaliser mais nécessite l’utilisation d’un ascenseur.
Matériel
- une balance de cuisine
- quelques livres
- un ascenseur
Matériel nécessaire (l’ascenseur n’est pas photographié).
Expérience
Pose horizontalement un ou deux livres sur la balance. Note la masse indiquée par la balance (une masse de l’ordre de 500 g ou 1000 g est convenable). Place maintenant l’ensemble {balance+livres} dans un ascenseur. Note la masse indiquée par la balance lorsque l’ascenseur est en mouvement ou pas, lorsque l’ascenseur démarre ou s’arrête.
Masse indiquée (1,15 kg) par la balance lorsque l’ascenseur est au repos.
Observations
Tu as dû constater que lorsque l’ascenseur a une vitesse constante, la masse indiquée est la même que celle qui est indiquée lorsque l’ascenseur est au repos. En revanche lorsque l’ascenseur démarre ou freine, la masse indiquée par la balance est soit plus grande soit moins élevée que celle indiquée sur la balance au repos.
Que se passe-t-il ?
Cette expérience permet de mettre en évidence une force que que les physiciens appellent la force d’inertie d’entrainement. Lorsque l’ascenseur accélère (en démarrant ou en freinant), tout se passe comme si il existe une autre force qui s’exerce sur les livres dirigée vers le haut ou vers le bas. Cette force modifie alors la manière dont les livres prennent appui sur la balance (comme si tu appuyais toi même un peu sur les livres ou si tu les soulevais). La masse indiquée par la balance est alors modifiée.
Lorsque l’ascenseur s’élève et démarre cette force est dirigée vers le bas (car elle est dans le sens opposé à l’accélération dans l’ascenseur) et la masse indiquée sur la balance est plus élevée que celle donnée au repos ; lorsque l’ascenseur arrive aux étages supérieurs demandés, cette force est dirigée vers le haut et la masse indiquée par la balance est plus faible que celle indiquée au repos. Sur la vidéo ci-dessus, devine donc ainsi si l’ascenseur s’élève ou descend.