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(17b) Mesurer les masses par comparaison,
sans utilisation de la pesanteur

Avec le plus simple des équipements, vous aussi pouvez effectuer des mesures de masse semblables à celles effectuées à bord de Skylab

Il faut :
  • Une lame de scie à métaux

  • Un petit étau , ou un outil équivalent ; les mâchoires devant être horizontales.

  • une pince de bureau de taille moyenne (1.25 inches de large), de type en acier bleu, à deux pans.

  • Des objets lourds et compacts dont la masse doit être mesurée. Je me suis servi de deux gros boulons, pesant 50 et 120 grammes.

  • Une montre capable de compter les secondes

  • De petits poids. (j'ai employé des poids de cuisine mesurant 0-500 grammes)

Comparaison expérimentale de masse     (attachée au pied d'une table)

Instructions

  1. 1. Maintenez solidement une extrémité de la lame à l'étau, et ce qui dépasse doit être horizontal (les dents de scie vers le bas, pour la sécurité). La lame doit pouvoir se fléchir en longueur, mais pas de haut en bas.

  2. 2. Placez la pince à l'extrémité libre de la lame de scie et utilisez la pour attacher un des poids.

  3. 3. Tirez celui ci d'un côté, à courte distance et relâchez. Comptez le nombre d'oscillations en 10 ou 20 secondes.

  4. 4. Répétez avec l'autre poids.

  5. Avec une balance , cherchez les poids m1 et m2 des deux objets, et de même le poids m0 de la pince utilisée pour les maintenir.

La théorie prévoit que la période d'oscillation est proportionnelle à la racine carrée de la masse oscillante, y compris celle de la pince. Notez que la pesanteur ne joue aucun rôle ici : la période d'oscillation serait la même sur la lune ou si g= zéro

La racine carrée étant écrite "SQRT", nous avons


(T2/T1)  =   SQRT(m2+m0)/SQRT(m1+m0)   =   SQRT[(m2+m0)/(m1+m0)].

("le rapport de racines carrées est la racine carrée du rapport"). Multiplier chaque côté par lui-même :

    (T2/T1)2 = (m2+m0)/(m1+m0).

Si nous étions dans l'espace, nous mesurions T1 et T2, et connaîtrions les masses m1 et m0alors nous pourrions en déduire la valeur d'une masse inconnue m2.

Résultat d'une expérience réelle :

Poids : m1 = 50 gr, m2 = 120 gr, m0 = 10 gr.

Le nombre d'oscillations, en 10 secondes, est de 20 pour m1, et pour m2, 13.5 oscillations. Donc :

   T1 = 10 sec/20 = 0.5 sec           T2 = 10 sec/13.5 = 0.74074 sec.

De sorte que

    (T2/T1)2 = 2.195   il devrait égaler en théorie :   (m2+m0)/(m1+m0) = 130/60 = 2.167

Ce résultat est probablement excellent pour une expérience aussi simple, en sachant que la masse de la lame de scie a été ignorée.

Prochaine étape: #18 Seconde Loi de Newton

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      Auteur et responsable :   Dr. David P. Stern
     Mail au Dr.Stern:   stargaze("at" symbol)phy6.org

Traduction française: Guy Batteur guybatteur(arobase )wanadoo.fr


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Dernière mise à jour : 12.13.2001