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Composants expérimentaux
Support en fer, dynamomètre, poids accroché, poulie, règle
Processus expérimental
(1) Comme illustré dans la Figure A, utilisez un dynamomètre pour mesurer le poids du poids accroché.(2) Comme illustré dans la Figure B, utilisez un dynamomètre pour tirer le poids uniformément à travers une poulie directionnelle. Observez la valeur du dynamomètre et la direction dans laquelle il se déplace lorsque le poids monte. Utilisez une règle pour mesurer la distance parcourue par le poids et la distance parcourue par le dynamomètre.(3) Comme illustré dans la Figure C, utilisez un dynamomètre pour tirer l'extrémité libre de la corde verticalement et soulevez le poids uniformément à travers un groupe de poulies. Observez la valeur du dynamomètre et la direction dans laquelle il se déplace lorsque le poids monte. Utilisez une règle pour mesurer la distance parcourue par le poids et la distance parcourue par le dynamomètre.(4) Changez les poids pour des poids de différentes masses et répétez les étapes précédentes.
Phénomènes expérimentaux
Lorsqu'on utilise un dynamomètre pour tirer uniformément un poids sur une poulie fixe, la valeur du dynamomètre est égale au poids du poids, et la distance parcourue par le poids est égale à la distance parcourue par le dynamomètre. La direction de la tension à l'extrémité libre de la corde peut changer. Lorsqu'on utilise un dynamomètre pour tirer un poids sur une poulie fixe, la valeur du dynamomètre est la moitié du poids du poids, ce qui signifie que seule la moitié de la force est nécessaire pour soulever le poids, mais la hauteur à laquelle le dynamomètre se déplace est deux fois plus grande que lorsqu'on soulève des poids. Cependant, il n'est pas possible de changer la direction de la tension à l'extrémité libre de la corde. Par conséquent, voici les avantages et les inconvénients des poulies mobiles et des poulies fixes : Poulie fixe : L'inconvénient est qu'elle ne permet pas d'économiser d'effort. L'avantage est qu'elle permet de changer la direction de la tension à l'extrémité libre de la corde, ce qui rend l'utilisation de poulies fixes plus flexible pour soulever des objets. Poulie mobile : L'inconvénient est que la distance parcourue par l'extrémité libre de la corde est deux fois plus grande que pour une poulie fixe, et on ne peut pas changer la direction de la tension à l'extrémité libre de la corde. Elle n'est pas aussi flexible qu'une poulie fixe. L'avantage de la poulie mobile est qu'elle permet d'économiser la moitié de l'effort par rapport à une poulie fixe.
Conclusion expérimentale
Pourquoi l'utilisation de poulies mobiles permet-elle d'économiser la moitié de l'effort par rapport aux poulies fixes lorsqu'on soulève des objets ? Parce que les poulies fixes sont essentiellement des leviers à bras égaux avec un point d'appui au centre de l'axe (comme le point O dans la Figure E), où le bras de puissance est égal au bras de résistance. Ainsi, lorsqu'on utilise des poulies fixes pour soulever des objets, l'effort requis est égal à la gravité de l'objet. Cependant, le point d'appui des poulies mobiles n'est pas au centre de l'axe, mais à une extrémité du diamètre (comme le point où F1 rencontre la roue dans la Figure D), ce qui fait que le bras de puissance est deux fois plus long que le bras de résistance dans les poulies mobiles. Par conséquent, seul la moitié de l'effort est nécessaire pour soulever un objet avec des poulies mobiles par rapport aux poulies fixes.
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Support en fer, dynamomètre, poids accroché, poulie, règle
Processus expérimental
(1) Comme illustré dans la Figure A, utilisez un dynamomètre pour mesurer le poids du poids accroché. (2) Comme illustré dans la Figure B, utilisez un dynamomètre pour tirer le poids uniformément à travers une poulie directionnelle. Observez la valeur du dynamomètre et la direction dans laquelle il se déplace lorsque le poids monte. Utilisez une règle pour mesurer la distance parcourue par le poids et la distance parcourue par le dynamomètre. (3) Comme illustré dans la Figure C, utilisez un dynamomètre pour tirer l'extrémité libre de la corde verticalement et soulevez le poids uniformément à travers un groupe de poulies. Observez la valeur du dynamomètre et la direction dans laquelle il se déplace lorsque le poids monte. Utilisez une règle pour mesurer la distance parcourue par le poids et la distance parcourue par le dynamomètre. (4) Changez les poids pour des poids de différentes masses et répétez les étapes précédentes.
Phénomènes expérimentaux
Lorsqu'on utilise un dynamomètre pour tirer uniformément un poids sur une poulie fixe, la valeur du dynamomètre est égale au poids du poids, et la distance parcourue par le poids est égale à la distance parcourue par le dynamomètre. La direction de la tension à l'extrémité libre de la corde peut changer. Lorsqu'on utilise un dynamomètre pour tirer un poids sur une poulie fixe, la valeur du dynamomètre est la moitié du poids du poids, ce qui signifie que seule la moitié de la force est nécessaire pour soulever le poids, mais la hauteur à laquelle le dynamomètre se déplace est deux fois plus grande que lorsqu'on soulève des poids. Cependant, il n'est pas possible de changer la direction de la tension à l'extrémité libre de la corde. Par conséquent, voici les avantages et les inconvénients des poulies mobiles et des poulies fixes : Poulie fixe : L'inconvénient est qu'elle ne permet pas d'économiser d'effort. L'avantage est qu'elle permet de changer la direction de la tension à l'extrémité libre de la corde, ce qui rend l'utilisation de poulies fixes plus flexible pour soulever des objets. Poulie mobile : L'inconvénient est que la distance parcourue par l'extrémité libre de la corde est deux fois plus grande que pour une poulie fixe, et on ne peut pas changer la direction de la tension à l'extrémité libre de la corde. Elle n'est pas aussi flexible qu'une poulie fixe. L'avantage de la poulie mobile est qu'elle permet d'économiser la moitié de l'effort par rapport à une poulie fixe.
Conclusion expérimentale
Pourquoi l'utilisation de poulies mobiles permet-elle d'économiser la moitié de l'effort par rapport aux poulies fixes lorsqu'on soulève des objets ? Parce que les poulies fixes sont essentiellement des leviers à bras égaux avec un point d'appui au centre de l'axe (comme le point O dans la Figure E), où le bras de puissance est égal au bras de résistance. Ainsi, lorsqu'on utilise des poulies fixes pour soulever des objets, l'effort requis est égal à la gravité de l'objet. Cependant, le point d'appui des poulies mobiles n'est pas au centre de l'axe, mais à une extrémité du diamètre (comme le point où F1 rencontre la roue dans la Figure D), ce qui fait que le bras de puissance est deux fois plus long que le bras de résistance dans les poulies mobiles. Par conséquent, seul la moitié de l'effort est nécessaire pour soulever un objet avec des poulies mobiles par rapport aux poulies fixes.
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Kits d'expériences scientifiques - L'expérience de physique pour explorer les caractéristiques des poulies fixes et mobiles