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3) Expérience

Pour modéliser les forces de frottements qui interviennent lors du glissement du skieur sur le tremplin, nous avons réalisé une expérience avec « un appareil pour l’étude du frottement de glissement ».

 

 Dynamomètre: appareil servant à mesurer les forces.

 

Cet appareil est destiné à mesurer le coefficient de frottement de deux matières.

 Premièrement, on choisit différentes plaques (voir ci-dessous ) qui nous intéresse en notant son poids et on la dépose sur le chariot en la positionnant entre les 4 ergots, il faut qu’elle soit au centre de la plaque inférieure et que leurs bords soient bien parallèles. Puis on tire le chariot vers la gauche pour dérouler entièrement le câble du tambour. Le fil du dynamomètre (positionné à gauche de l'image) s’est enroulé dans le sens des aiguilles d’une montre autour de la poulie, il faut donc passer sa boucle dans le crochet de la plaque supérieure. Enfin, nous avons choisi un poids total de 100g pour faciliter le calcul du coefficient de frottement. Chaque plaque a une masse à laquelle on rajoute des poids pour atteindre 100g. Après avoir mis le moteur en marche (en actionnant l’interrupteur), le câble s’est enroulé sur le tambour en entraînant le chariot et les 2 plaques d’un mouvement uniforme vers la droite. La traction de la plaque supérieure sur le fil du dynamomètre contraint son ressort qui exerce sur la plaque une force dont l’intensité est lue sur le cadran. Cette force est équilibrée par le frottement. Il faut suivre les déviations du dynamomètre et noter la force maximum indiquée avant que le glissement ne s’amorce.

 

Afin de comparer différents frottements, nous avons utilisé cinq plaques de matières distinctes :

 

  • Une plaque en feutre, ce qui nous a donné un résultat de 2 dn (0.2 N )

 

  • Une plaque en plexiglas, ce qui nous a donné 1.5 dn (0.15 N)

 

  • Une plaque en chlorure de vinyle avec un résultat de 2.1 dn (0.21N)

 

  • Une plaque en acier avec un résultat de 1.5 dn (0.15 N)

 

  • Une plaque en liège avec un résultat de 3 dn (0.3 N)

 

 

Puisque nous avons choisi une masse totale de 100 g pour toutes les plaques, alors nous n’avons pas besoin d’appliquer la formule pour trouver le coefficient de frottement. Mais, au contraire, si chaque plaque avait un poids qui lui est propre alors la formule nous servirait à comparer les frottements. La formule du coefficient de frottement est :       F=T/P

 

 

Avec :

F= coefficient de frottement

T= tension : force horizontale indiquée par le dynamomètre

P= poids de la plaque + des masses

 

Enfin, nous pouvons comparer les différents frottements. Nous observons que le frottement est moindre pour les plaques en plexiglas et en acier avec 15 N pour les deux. A l’inverse, la matière ayant la plus grande force de frottement est le liège avec 30 N.  Donc, grâce à des matières lisses, l’adhérence est presque nulle.

De ce fait, le skieur va atteindre une plus grande vitesse en ayant le moins possible de frottements, c’est-à-dire en n’ayant aucune adhérence à la piste de ski. 

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