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Mesurer l'accélération de l'ascenseur par le poids apparent

Apprends à mesurer l'accélération d'un ascenseur en observant les changements de poids apparent.

Mingyuan Shi, Yu Shi

― 5 min lire


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Table des matières

Quand un ascenseur bouge, le Poids d'un objet à l'intérieur semble changer. C'est à cause d'une force appelée inertie qui agit sur l'objet à cause de l'Accélération de l'ascenseur. En gros, plus l'ascenseur monte ou descend vite, plus l'objet se sent lourd ou léger.

Dans cet article, on va voir comment mesurer l'accélération d'un ascenseur en examinant ce changement de poids, ou ce qu'on appelle le "poids apparent." Pour ça, on peut utiliser une balance simple pour prendre des lectures pendant que l'ascenseur est en mouvement.

Comment le Poids Apparent Change

Quand tu es dans un ascenseur en mouvement, ton corps se sent différent selon que l'ascenseur accélère, ralentit ou va à une vitesse constante. Ce changement se produit parce que l'ascenseur ne fait pas que bouger, il accélère aussi.

Par exemple, quand un ascenseur monte, tu peux te sentir plus lourd. Quand il descend, tu te sens peut-être plus léger. Ces sensations viennent de la façon dont la force de la gravité et la force de l'accélération agissent ensemble.

Mise en Place de l'Expérience

Pour mesurer comment le poids apparent change dans un ascenseur, on peut faire une expérience simple. Voilà comment tu peux le faire :

  1. Prends un Ascenseur : Trouve un ascenseur qui convient pour l'expérience.

  2. Rassemble l'Équipement : Tu auras besoin d'une balance et d'un objet à peser. Un gros livre fonctionne bien, avec un téléphone portable pour garder le temps.

  3. Mesurer le Poids Initial : Avant d'entrer dans l'ascenseur, mets le gros livre sur la balance pour connaître son poids quand l'ascenseur ne bouge pas.

  4. Enregistrer Pendant le Mouvement : Prends la balance et le livre dans l'ascenseur. Pendant que l'ascenseur bouge, filme une vidéo qui montre les lectures sur la balance et l'heure de ton téléphone.

  5. Répéter : Assure-toi de répéter ce processus plusieurs fois pour de meilleurs résultats.

Analyse des Données

Une fois que tu as collecté les lectures, tu peux analyser comment le poids apparent change dans le temps. Cherche des motifs pendant que l'ascenseur passe d'un étage à l'autre.

Changements de Poids avec le Mouvement de l'Ascenseur

Quand l'ascenseur commence à bouger, il s'accélère, faisant en sorte que l'objet sur la balance se sente plus lourd. C'est la première phase, où le poids apparent augmente.

Au fur et à mesure que l'ascenseur continue à une vitesse constante, le poids apparent se stabilise. C'est la deuxième phase, où le poids revient à la normale.

Ensuite, quand l'ascenseur ralentit, l'objet peut se sentir plus léger. C'est la troisième phase, où le poids apparent diminue à nouveau jusqu'à ce que l'ascenseur s'arrête.

Si l'ascenseur s'arrête à mi-chemin, ça ajoute un élément supplémentaire à nos lectures. On peut voir comment le poids apparent change encore pendant la pause et puis quand l'ascenseur recommence à bouger.

Effets de la Direction

La direction dans laquelle l'ascenseur se déplace affecte aussi la façon dont tu ressens le poids.

  • En Montée : Si l'ascenseur monte, la vitesse et le poids se ressentent plus lourds au début et reviennent à la normale en atteignant une vitesse constante. En ralentissant, tu te sentiras plus léger jusqu'à ce que l'ascenseur s'arrête.

  • En Descente : Si l'ascenseur descend, tu te sentiras plus léger au début. Puis, ça peut sembler plus lourd en ralentissant avant de s'arrêter.

Cependant, quand on inverse le processus-c'est-à-dire qu'on échange les étages de départ et d'arrivée-les motifs de changement de poids apparent sont aussi inversés, mais les magnitudes restent les mêmes.

L'Importance de Comprendre l'Accélération

Savoir comment l'accélération affecte le poids peut nous aider à comprendre davantage comment, non seulement les Ascenseurs, mais d'autres objets en mouvement comme les avions et les fusées fonctionnent.

Par exemple, quand un avion accélère sur une piste, les passagers se sentent poussés vers l'arrière dans leurs sièges. C'est similaire à la façon dont une personne se sent plus lourde dans un ascenseur qui va vite.

Dans une navette spatiale, alors qu'elle accélère loin de la Terre, les astronautes ressentent l'apesanteur pendant certaines phases du vol.

Conclusion

On peut utiliser efficacement le concept de poids apparent et la simple outil d'une balance pour mesurer la vitesse d'accélération d'un ascenseur. En observant les changements de poids, on peut recueillir des informations sur le fonctionnement des ascenseurs et d'autres systèmes en mouvement.

Cette expérience simple améliore non seulement notre compréhension de la physique, mais montre aussi comment des expériences quotidiennes, comme prendre l'ascenseur, sont liées à des principes scientifiques.

À travers ces expériences, on obtient une image plus claire de la façon dont les forces interagissent et comment elles façonnent nos expériences dans le monde qui nous entoure.

Source originale

Titre: Measuring the acceleration of an elevator by using the apparent weight of an object inside it

Résumé: An accelerating elevator changes the apparent weight of any object inside it from the original weight, as measured inside the elevator, because the acceleration causes an inertial force on it. For any object in a running elevator, the variation of the acceleration of the elevator causes the variation of the apparent weight of the object. We have studied the time dependence of the apparent weight of the object and thus the acceleration of the elevator. For chosen initial and final floors, we measured the apparent weight of an object by using an electronic scale inside the elevator, and shot the readings of the scale and a watch during the movement of the elevator. Then we analyzed the data collected from the recorded video. If the initial and final floors are exchanged, the variations of the weight and acceleration are, respectively, same in magnitudes and opposite in signs. The experiments indicate that for the elevator to go directly from a floor to another, the process consists of periods with variable acceleration, constant acceleration, uniform motion, variable deceleration, constant deceleration and variable deceleration consecutively. If there are pauses during the movement, each pause causes an additional process consisting of periods with deceleration, stop and acceleration, replacing the original period of constant motion. Depending on the distance to the destination, the elevator reduces or diminishes the periods of constant acceleration and uniform motion.

Auteurs: Mingyuan Shi, Yu Shi

Dernière mise à jour: 2024-07-31 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2408.07077

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2408.07077

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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