Vuelo parabólico
Vuelo parabólico
Simuler un vol parabolique pour observer l’apesanteur
Lorsqu’un objet est lancé en l’air, il suit une trajectoire courbe appelée trayectoria parabólica. Pendant une partie de ce mouvement, l’objet est en caída libre : il n’est plus soutenu par aucun support et n’est soumis qu’à la gravité. Dans cette situation particulière, tous les objets tombent de la même façon et semblent flotter les uns par rapport aux autres. Ce phénomène correspond à une situation d’apesanteur, semblable à celle vécue par les astronautes dans les avions effectuant des vols paraboliques ou à bord de stations spatiales. Dans esta actividad, l’élève utilise l’acelerómetro d’un smartphone pour enregistrer l’accélération pendant un lancer vertical au-dessus d’une surface sécurisée. L’analyse du signal permet de poner en evidencia la phase de caída libre pendant laquelle l’accélération mesurée devient proche de zéro. Este experimento permet de comprendre que l’apesanteur ne signifie pas absence de gravité, mais absence de support.
Learning objectives:
L’élève lance délicatement un smartphone au-dessus d’une surface amortissante tout en enregistrant l’accélération avec l’application FizziQ. Pendant la phase de vol libre, l’acelerómetro indique une accélération proche de zéro, caractéristique d’une situation d’apesanteur. L’analyse du graphique permet d’identifier les différentes phases du mouvement.
FizziQ
Autor:
Duración:
20-30 minutos
Lo que harán los estudiantes:
'- Comprendre la notion de caída libre
- Poner en evidencia une situation d’apesanteur
- Utiliser un acelerómetro pour mesurer un mouvement
- Identifier les différentes phases d’un mouvement parabolique
- Comprendre le lien entre caída libre et microgravité
Conceptos científicos:
'- Chute libre
- Apesanteur
- Mouvement parabolique
- Accélération
- Gravitation
- Référentiel
- Principe d’équivalence
- Microgravité
Sensores:
'- Acelerómetro
What is required:
'- Smartphone con la aplicación FizziQ
- Un matelas ou une surface moelleuse pour réceptionner le smartphone en sécurité
- Un espace dégagé
Procedimiento experimental:
Resultados esperados:
Le graphique d’accélération montre une valeur élevée au moment du lancement, correspondant à la force exercée par la main. Pendant la phase de vol libre, la valeur mesurée devient proche de zéro. Au moment de l’impact avec le matelas, une forte accélération est observée. Cette phase correspond à la réaction du support lors du contact.
Preguntas científicas:
'- Pourquoi l’acelerómetro indique-t-il une valeur proche de zéro pendant la chute ?
- Pourquoi observe-t-on une forte accélération lors de l’impact ?
- Quelle est la différence entre caída libre et absence de gravité ?
- Pourquoi parle-t-on d’apesanteur alors que la gravité est toujours présente ?
- Comment ce phénomène est-il utilisé dans les vols paraboliques ?
Explicaciones científicas:
L'expérience du vol parabolique simule à petite échelle le fenómeno utilisé par les avions "Zero-G" para créer des conditions d'apesanteur temporaire. Ce fenómeno repose sobre un principe fondamental de la physique: un objet en caída libre ne "ressent" pas la gravité. L'accéléromètre de un smartphone mide non pas directement la gravité, mais la force de réaction que le support exerce sobre l'appareil. Au repos sobre une table, il détecte une accélération d'environ 9,8 m/s² orientée vers le haut, correspondant à la force normale qui s'oppose au poids. Cuando le smartphone es lancé en l'air, il entre en caída libre sous l'influence exclusive de la gravité. Dans ce référentiel non inertiel (le smartphone lui-même), tous les objets semblent flotter, car ils subissent exactement la même accélération. C'est pourquoi l'accéléromètre indique une valeur proche de zéro pendant la phase de vol libre. Ce n'est pas que la gravité a disparu, mais plutôt que ses effets ne peuvent más être mesurés par un accéléromètre en caída libre con elle. Ce fenómeno illustre le principe d'équivalence d'Einstein, fondement de la relativité générale: il es impossible de distinguer localement entre un effet gravitationnel y une accélération équivalente en la direction opposée. Les avions réalisant des vols paraboliques para l'entraînement des astronautes o des expériences scientifiques suivent précisément cette trajectoire: ils montent en cabrant fortement, puis réduisent la poussée des moteurs para suivre exactement la trayectoria naturelle de un corps en caída libre pendant 20-25 secondes, créant à l'intérieur une apesanteur parfaite. De même, la Station Spatiale Internationale es constamment en caída libre autour de la Terre, d'où l'état d'apesanteur permanent de ses occupants, malgré une gravité encore égale à environ 90% de celle à la surface terrestre à cette altitude (400 km).
Actividades de ampliación:
'- Réaliser plusieurs lancers à différentes hauteurs
- Comparer les résultats avec un lancer plus ou moins rapide
- Étudier la durée de la phase de caída libre
- Réaliser l’expérience avec différents types de surfaces amortissantes
- Comparer les résultats obtenus avec différents smartphones
Preguntas frecuentes:
Q: ¿Qué es la caída libre ?
R: La caída libre est le mouvement d’un objet soumis uniquement à la gravité.
Q: ¿Por qué l’acelerómetro indique-t-il zéro en caída libre ?
R: Parce qu’il mesure les forces exercées par un support, qui disparaissent pendant la chute.
Q: Qu’est-ce que l’apesanteur ?
R: C’est une situation où aucun support n’exerce de force sur un objet.
Q: ¿Por qué faut-il utiliser un matelas ?
R: Pour éviter d’endommager le smartphone lors de la réception.
Q: Ce phénomène existe-t-il dans l’espace ?
R: Oui, les astronautes en orbite sont en caída libre permanente.
Q: Este experimento est-elle sûre ?
R: Oui, à condition d’utiliser une surface amortissante et un lancer modéré.