Brevet FR2299646A1 — publié le 19760827

L'invention concerne un appareil d'expérimentation pour l'étude des chocs , c'est-à-dire en pratique pour la mesure des moments cinétiques et , en première approximation , des quantités de mouvement Dans l'étude expérimentale de la dynamique , un problème particulièrement délicat à résoudre est celui de l'observation et de la mesure dans le cas des chocs Ayant pour but la réalisation d'un appareil d'étude assurant la reproductibité des expériences , l'invention a pour objet un appareil d'expérimentation pour l'étude des chocs , caractérisé en ce qu'il comporte : un cadran muni de graduations , et deux pendules voisins munis chacun d'aimants permanents , les faces de même signe des aimants correspondants portés par les pendules étant en regard D'autres caractéristiques ressortiront de ladescription suivante faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir Figure 1 , une vue de face du cadran de l'appareil d'ex- périm-entation selon l'invention Figure 2 , une vue en coupe axiale verticale de l'appareil de la figure t . Figure 3 > une vue des aimants pour l'étude des chocs iné- lastiques dans le cas d'égalité de masses Figure 4 , une vue des aimants pour l'étude des chocs iné lastiques dans le cas d'inégalité de masses Figure 5 , une vue des aimants pour l'étude de ltéclate- ment Figure 6 , une vue du circuit électrique de visualisation adaptable à l'appareil selon l'invention En se reportant au dessin , on voit que l'appareil d'expérimentation pour l'étude des chocs se compose essentiellement d'un cadran 1 à deux.séries de graduations , et de deux pendules 2 et 3. Les graduations sont prévues sur deux cercles , l'un ex térieur 4 , l'autre intérieur 5. De préférence , on affecte à chaque pendule le demi-cercle extérieur adjacent , et le demi-cercle intérieur situé au-delà de -l'autre pendule . Ainsi les graduations placés à l'extérieur à gauche et à l'intérieur à droite sont relatives au pandule 2. Les pendules sont réalisés d'une manière particulière : ils sont en forme de trapèze ( Fig. 2) . Leur axe 6 pivote dans un sup port 7 rigidement fixé au cadran 1 . Cet axe horizontal porte deux tiges 8, 9, aussi fines que possible , entre les extrémités des quelles est disposée la masse proprement dite du pendule . Cette masse est constituée par un enxemble de deux aimants permanents tO et 11 . Enfin un index 12 est prévu pour la lecture sur les gradu-a- tions du cadran Les deux aimants 10 et il sont en forme de barre et sont collés l'un sur l'autre . Leur aimantation est telle que leur face polaire soit leur face latérale , ainsi sur la figure 2 , la face apparente de l'aimant 10 est une face nord N par exemple , et celle de l'aimant il une face sud S .Ainsi , sur la figure t , l'aimant 10 du pendule 3 présente sa face N à gauche et sa face S à droite alors que ltaimant Il du même pendule 3 présente sa face S à gauche est sa face N à droite Les aimants 10' et 11' du pendule 2 (Fig.1) présentent des polarités opposées . De cette manière , les pendules 2 et 3 ont tendance à se repousser , les faces en regard de leurs aimants correspondants étant de même polarité , ce qui est symbolisé par les lettres N et 5 entre les deux pendules A l'aide de cet appareil , on paut tout d'abord étudier les chocs élastiques . Le pendule 2 étant au repos , on écarte le pen dule 3-jusqutà une graduation déterminée , on le lâche , et on mesure la déviation du pendule 2 et la déviation résiduelle du pendule 3 .Dans le cas de masses M identiques pour les deux pendules , on peut constater que le pendule 3 transmet intégralement au pendule' 2 sa quantité de mouvement : le pendule 3 reste au repos et le pendule 2 subit une déviation égale à la déviation initiale du pendule 3 . On vérifie ainsi la conservation de la quantité de mouvement ( en première approximation ) s ou mieux , du moment cinétique , à moins de 1% près On peut également étudier les chocs élastiques entre une masse M ( pour le pendule 2 par exemple )et une masse multiple(pour le pendule 3).Pour une masse 2M , par exemple , on double les ti ges 8 et 9 et on dispose au-dessus et au-dessous des aimants 10 et 11 deux masses égales chacune à celle d'un aimant . Ces masses sont disposées comme en 13 , 14 sur 13 Figure 4 . Cettevdisposition permet de ne pas modifier sensiblement la position du centre de gra vité du pendule . Pour une masse 3M , on procède de la même manière et on dispose une masse double au-dessus de l'aimant 10 et une au tre masse double au-dessous de l'aimant il Four l'étude das chocs inélastiques, on place latéralement aux aimants 10 et 1 1 un tube cylindrique 15 an fer doux par exemple (Fig. 3 ) .Ce tube 15 est eimplement posé au niveau de la ligr.-e de séparation des aimants 10 at 11. Il est placé à gauche sur le pendule 3 de façon à se trouver entre les daux pendules au moment du choc . Il assure alors la fermeture de circuits magnétiques entre les différents aimants des deux pendules et il peut rouler entre eux . Pour assurer l'égalité des masses des deux pendules , on dispose à gauche du pendule 2 un tube identique 15' Si l'on étudie le choc @@élastique d'une masse double 2M sur une masse M, on dispose les masses 13 et 14 ( Fig. 4), et un deuxième tube 16 à droite du pendule 3 .Pour le cas d'une masse triple, on double les masses 13 14 , et les deux tubes tels que 16 pe-uvent être placés verticalement à droite des aimants Pour l'étude de l'éclatement (Fig. 5) , on li a les deux pendules au moyen d'une masselotte 17 placée entre eux . On équilibre les masses avec une masselotte 17' placée soit à gauche soit à droite suivant qu'à a séparation la masselotte 17 reste fixée au pendule de droite ou à celui de gauche . On introduit manuellement un coin 18 entre les deux groupes d'aimants , et par petits chocs sur le coin, on provoque l'éclatement Enfin , on peut équiper l'appareil d'expérimentation d'un circuit électrique accessoire .Ce circuit (Fig. 6) comporte essen tiellement une source de courant 19, un bouton-poussoir de coupure de circuit 20 , un thyristor 21 et un voyant lumineux 22 . La gâ- chette du thyristor est reliée à la r:asse générale par l'intermé plaire d'un interrupteur 23 . Cet interrupteur est en pratique constitué par un contact fugitif entre l'index 12 et une lamelle solidaire d'un rayon placé derrière le cadran par exemple . Ce rayon peut être placé en toute position , et après deux ou trois approxi- mations successives, on paut le placer pratiquement à la déviation prévue pour le pendule 2 . Le circuit électrique se ferme a Far le rayon , le support du pendule , les tiges 6, 9, et l'index 12 On éteint le thyristor par manoeuvre du poussoir 20 et on lance le pendule 3 . Lorsqu'après le c-oc le pendule 2 arrive à sa déviation maximale, l'index 12 touche la lamelle, fermant ainsi l'interrupteur 23 , ce qui déclenche le thyristor 21 . Le voyant lumineux 22 s'allume et reste allumé même après ouverture de l'in terrupteur 23 . On peut ainsi visualiser les déviations des pendules L'appareil d'expérimentation selon l'invention permet onc avec des moyens simple , d'étudier les chocs plastiques ou Inélastiques , et-de vérifier la loi de conservation des moments cinétiques et , en première approximation , la lo de conservation des quantités de mouvement . Eafin , les graduations du cadran peuvent être portées en angles par rapport à la verticale , mais aussi en mcments cinétiques pour une masse donnée du pendule , ou en quantité de mouvement REVENDICATIONS t - Appareil d'expérimentation pour l'étude des chocs caractérisé en ce qu'il comporta : un cadran muni de graduations et deux pendules voisins munis chacun d'aimants permanents , les faces de même signe des aimants correspondants portés par les pendules étant en regard 2 -.Appareil selon La revendication t caractérisé en ce que chaque pendule porte deux aimants permanents identiques , collés l'un sur l'autre , leurs faces de polarités oppposées étant adjacentes 3 - Appareil selon la ravendication1caractérisésnoa que chaque pendule est en forme de trapèze , son support étant horizontal et perpendiculaire au cadran sa masse étant supportée par deux tiges portées par le support 4 - Appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce que la masse du pendule est constituée par deux aimants permanents identiques collée l'un sur l'autre , en forme de barre , et dont l'aimantation est talle que leur face polaire soit leur face latérale 5 - Appareil selon la revendication 4 caractérisé en ce que pour l'étude des chocs avec masse multiple t on dispose sur et sous les deux aimants d'un pendule des masses égales de façon à ne pas déplacer le centre de gravité du pendule 6 - Appareil selon la revendication 4 caractérisé en ce que pour ltétude des chocs inélastiques , on dispose sur la ligne de séparation des deux aimants de chaque pendule un tube cylindrique en fer de sorte que l'un des tubes se trouve placé entre les deux pendules 7 - Apparail selon la revendication t caractérisé en ce qu' il comporte un rayon-mobile derrière le cadran , relié élastrique ment au support d'un pendule , et portant une lamelle de contact suscap-t,ible d'être touchée par l'index du pendule , pour constituer un contact électrique fugitif 8 - - Appareil selon la revendication 7 caractérisé en ce que Je contact fugitif est inséré dans le circuit de gâchette d'un thyristor pour commander l'allumage d'un voyant lumineux