Brevet FR2454605A1 — publié le 19801114

L'invention concerne un dispositif d'enregistrement du mouvement d'un objet mobile, notamment pour effectuer des démonstrations dans le cadre de l'enseignement, au moyen d'un marqueur à encre. On connait différents procédés-d'enregistrement du mouvement d'objets en mouvement au moyen de marqueurs traçant une ligne en traits-tirets sur une table. Cette ligne renseigne l'opérateur sur la trajectoire et la vitesse de l'objet en mouvement. L'un de ces procédés consiste à munir l'objet d'un dispositif éclateur produisant des étincelles. Ce procédé nécessite l'emploi d'un papier spécial, disposé sur la table, à trois couches superposées. Son utilisation n'est pas souhaitable par les élèves à cause de la haute tensia D'autres procédés utilisent un pinceau vibreur, dont le régla- ge est délicat, ou bien un dispositif photographique ce qui nécessite le développement ultérieur de la pellicule et son agrandissement. Afin de palier les inconvénients inhérents à ces procédés, l'invention vise à procurer un dispositif simple et facile à manipuler qui puisse être utilisé rapidement et sans opérations annexes par des élèves. Ce but est atteint selon l'invention en ce que le dispositif d'enregistrement comprend : - un marqueur à encre constitué par un réservoir dont la section intérieure diminue vers le fond qui est traversé par un tube capil laire dépassant au-dessous du réservoir et par une plaque collée sur la partie supérieure du réservoir percée d'un orifice ; - un dispositif à membrane vibrante dont une chambre délimitée par la membrane et une partie du bottier munie d'un orificessnt en communication hermétique avec le réservoir par le trou de la plaque collée sur ce dernier et l'orifice dudit bottier. Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif à mem brane vibrante est collé sur la plaque surmontant le réservoir, l'orifice de son boîtier étant situé au-dessus du trou de la plaque, de manière à assurer la communication entre la chambre, formée par la membrane et la partie de bottier collée sur la plaque, et le réservoir à encre. Selon un autre mode de réalisation, l'orifice du dispositif à membrane vibrante est relié à l'orifice de la plaque surmontant le réservoir par un tuyau souple. Selon un autre mode de réalisation, la plaque surmontant le réservoir d'encre est pourvue de canaux mettant en communication la chambre concernée du dispositif à membrane vibrante avec les réservoirs de plusieurs marqueurs. Selon l'invention, le dispositif peut être pourvu d'un dispositif antiverseur constitué par un tube disposé dans le trou de la plaque surmontant le réservoir et dépassant au-dessous de celle-ci et par un bottier fixé sous la ploque, enfermant ledit tube, et percé d'un orifice, sur sa face inférieure, cet orifice n'étant pas aligné avec ledit tube. Le dispositif à membrane vibrante peut être constitué par un écouteur téléphonique alimenté en courant alternatif. Le marqueur étant placé sur l'objet mobile de manière que l'orifice extérieur du tube capillaire se trouve à une distance très faible de la table sur laquelle l'objet se déplace, l'encre, retenue jusqu'a- lors par les forces de capillarité, s'écoule par impulsions, à la fréquence des vibrations de la membrane et trace ainsi une ligne en pointillés sur la table, visualisant ainsi le mouvement et la vitesse de l'objet par la forme de la courbe obtenue et la dstonae e7ke ks pnts qui la composent. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, dans le cas où l'on utilise le marqueur sur un palet glissant sur une table à coussin d'air. La figure 1 montre un palet mobile pour table à coussin d'air équipé du dispositif d'enregistrement selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective du système anti-verseur du marqueur selon l'invention, centré sus- la plaque et surmontant le réservoir. La-figure 3 est une vue en coupe de la plaque permettant le montage d'autres dispositifs d'enregistrement. Le palet muni du dispositif enregistreur selon l'invention est constitué par une semelle circulaire 1 percée en son centre d'un trou 2. Sur la périphérie de la semelle est disposé un tube souple 3, par exemple en caoutchouc, formant un tore dont le diamètre extérieur est légère- ment supérieur au diamètre de la semelle 1. Le tube souple 3 est maintenu en place par une csale annulaire 4 dispos sur la périphérie de la semelle 1 et de diamètre légèrement inférieur à celle-ci. I1 est muni sur la moitié de sa périphérie, d'une bonde adhésive double face 16. Le dispositif d'enregistrement ou marqueur désigné par la référence générale 5 comprend un réservoir à encre 6, disposé sur la semelle 1 au-dessus du trou 2, constitué par un cylindre de matière plastique torana parente et creusé de manière à obtenir un évidement intérieur 7, dont la section diminue lorsque l'on se rapproche du fond et qui se termine par un tube capillaire fin en acier 8 de diamètre extérieur 0,7 mm et dépassant légèrement sous la semelle (0,25 mm environ). Le réservoir 6 est surmonté d'un disque de matière plastique 12 percé près de son centre et collé sur le réservoir. Le perçage du disque 12 est muni d'un tube 13, dépassant sous le disque 12, et entouré d'un boitier cylindrique 14, collé sous le disque 12, dont le fond est percé d'un trou 15 près de sapériphérie. Le bottier 14 est entièrement situé dans le réservoir 7. Un écouteur téléphonique 9 avec son électroaimant 10 et sa membrane 11, est collé sur le disque 12, de manière à mettre son orifice 19 en face du tube 13. La chambre formée par la membrane tl et la partie du bot- tier de l'écouteur percé de l'orifice 19 est alors en communication hermétique avec le réservoir. Le dispositif d'enregistrement fonctionne comme suit t Le palet est placé sur une table à coussin d'air 20, percée régu lièrement sur sa surface de trous présentés ; l'air soufflé à travers les trous sustente le palet, ce qui lui assure un mouvement sans frottements. L'écouteur téléphonique 9 est alimenté en courant alternatif 25V, 50 Hz, par deux fils souples. Sa membrane Il vibre à la fréquence de 50 Hz, gr8ce à l'électrouiment 10. La pression de l'air ainsi modifiée à l'intérieur de l'écouteur est transmise à l'air situé dans le réservoir d'encre par le tube 13 et le trou 15. L'encre 16, qui jusque-là est retenue par les forces de capillarité du tube 8, est alors envoyée 50 fois par seconde à travers le tube fin 8 sur la table. Lorsque le palet est lancé, son mouvement est enregistré sur la table 20 par l'encre provenant du tube 8. La figure 2 montre une vue en perspective du système enti-verseur constitué par le disque 12, le tube 13 et le bottier 14. Si par inadvertance l'opérateur retourne le marqueur alors qu'il reste de l'encre dans le réservoir, celle-ci tombe sur le disque 12 et une partie pénètre dans le bottier 15, mais ne peut pénétrer dans l'écouteur, du fait du tube 13 dont la hauteur est supérieur au niveau d'encre contenu alors dans le boîtier retourné. Selon la figure 3, un écouteur 9 alimente plusieurs marqueurs ; l'un situé au centre, comme précédemment, et les autres pouvant Aetre-situés n'importe où sur la semelle. La transmission de la pression aux différents réservoirs d'encre, s'effectue pa 8des canaux 17 percés dans le disque 12, prolongés par des tubes flexibles/rejoignant les autres tubes 13 des différents marqueurs. Selon une autre forme de réalisation, l'écouteur peut être fixe et son orifice central 9 relié par un long tuyau flexible au tube 13 de la plaque 12. Les avantages procurés par l'invention sont multiples : - Le marqueur constitue un ensemble intérieurement statique ; seule la membrane de l'écouteur est en mouvement. Il est donc indéréglable. Si l'on désire des points plus ou moins visibles, on peut alimenter l'écouteur au moyen d'un alternostat à tension réglable. - L'alimentation du réservoir est simple. Un compte-gouttes prolongé par un tube souple qui vient couper le tube 8 permet de remplir le réservoir dont la capacité peut permettre d'effectuer une trentaine d'expériences. - La présence de plusieurs marqueurs sur la semelle permet d'enregistrer le mouvement de plusieurs points du palet. Pour cela, on peut utiliser des encres de couleurs différentes dans les réservoirs. - Enfin, et surtout, le prix de revient en est extrêmement bas. Les expériences possibles sont nombreuses, notamment la recherche d'un centre de masse, ou l'étude des chocs. Dans ce dernier cas, grace au tube 3 de caoutchouc on obtient un choc élastique si deux palets identiques se rencontrent sur la partie sans bande adhésive 16. Par contre, si le-contact se fait sur la bande adhésive 16, il y a accrochage desideux mobiles, donc un choc mou. L'emploi du tube 3 avec un ruban adhésif sur la moitié seulement de sa périphérie permet d'obtenir un choc mou ou un choc élastique au choix, selon l'orientation donnée au départ , sans avoir à changer le tube, comme c'est le cas pour les dispositifs connus où il faut deux anneaux montés sur ressorts pour les chocs élastiques et deux anneaux munis de bandes à crochets multiples (dites "Velcro") -pour les chocs mous. Il va de soi que l'invention ne se limite pas à'exemple décrit et qu'on peut envisager des modifications sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A I I O N S 1. - Dispositif d'enregistrement du mouvement d'un objet mobile se déplaçant sur une table servant de support et de plan d'enregistrement, caractérisé en ce qu'il comprend : - un marqueur à encre constitué par un réservoir dont la section- intérieure diminue vers le fond qui est traversé par un tube capillai- re dépassant au-dessous du réservoir, et par une plaque collée sur la partie supérieure du réservoir, percée d'un orifice ; - un dispositif à membrane vibrante dont une chambre ddlimi- tée par la membrane et une partie de son boîtier munie d'un orifice sont en communication hermétique avec le réservoir par le trou de la plaque collée sur ce dernier et l'orifice dudit bottier. 2. - Dispositif d'enregistrement selon la revendication 1, cazuc térisé en ce que le dispositif à membrane vibrante est collé sur la plaque surmontant le réservoir, l'orifice de son bottier étant situé audessus du trou de la plaque de manière à assurer la communication entre lo ham- bre, armée par la membrane et la partie de boiter collée sur la plaqus, et le réservoir à encre. 3. - Dispositif d'enregistrement selon la revendication 12 coran térisé en ce que l'orifice du dispositif à membrane vibrante est relié a l'orifice de la plaque surmontant le réservoir par un tuyau souple. 4. - Dispositif d'enregistrement selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que la plaque surmontant le réser- voir d'encre est pourvue de canaux mettant en communication la chambre concernée du dispositif à membrane vibrante avec les réservoirs de plusieurs marqueurs. 5. - Dispositif d'enregistrement selon l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir est pourvu d'un dispositif anti-verseur constitué par un tube disposé dans le trou de la plaque surmontant le réservoir et dépassant au-dessous de celle-ci et par un bottier fixé sous la plaque, enfermant ledit tube, et percé d'un orifice sur sa face inférieure, cet orifice n'étant pas aligné avec ledit tube. 6. - Dispositif d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif à membrane vibrante est un écouteur téléphonique alimenté en courant alternatif. 7. - Application du dispositif d'enregistrement selon l'une quelconque des revendications précédentes à l'enregistrement du mouvement d'un palet glissant sur une table à coussin d'air.