Chute avec frottement laminaire dans la glycérine

MP 153

 

Principe de l'expérience

On laisse tomber une petite bille en acier dans un tube rempli de glycérine. On mesure le temps que met la bille pour parcourir la hauteur entre deux cellules photoélectrique. On observe que le mouvement de la bille est bien un MRU et on peut calculer sa vitesse limite de chute dans le modèle d’un écoulement laminaire ou turbulent.

Manipulations
  • Mesurer soigneusement la température de la glycérine, car sa viscosité varie beaucoup avec la température ( voir document annexé ).
  • Mesurer la distance qui sépare les deux cellules photoélectrique.
  • Mesurer le diamètre de la bille  ( prendre celle de 3 ou 4 mm ).
  • Enclencher l’horloge et l’alimentation de l’électro-aimant.
  • Fixer la bille bien au centre de l’extrémité de l’électroaimant.
  • Couper le courant qui alimente l’électro-aimant.
  • Observer la chute ralentie de la bille et plus précisément son mouvement uniforme.
  • Calculer à partir des mesures la vitesse limite de chute de la bille.
  • Faire calculer aux élèves la vitesse limite théorique de chute. ( voir document )
Liste du matériel
  • Dispositif entièrement monté avec l’horloge, les billes et l’aimant au bout d’un fil  permettant la récupération des billes au fond du tube.
  • Alimentation Leybold ( réglage 10V , 1A max )
Complément de théorie