Tchouquets et lois de Newton

Publié par Marc Charlier
Niveau
Secondaire
Cours
Sciences - Physique
Année
Secondaire - quatrième année
Mots-clés

Tchouquets et lois de Newton

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Type
Situation d’apprentissage & évaluation
Description

Convertir une arme de chahuteur en labo de Physique
Les tchouquets au cours de Physique

Etudiants dans l’enseignement secondaires, nous utilisions déjà les tchouquets armes redoutables, mais silencieuses au contraire des sarbacanes, qui projetaient des petits papiers repliés sur nos victimes.

Le tchouquet peut être comparé au lance-pierre (ou catapulte), le lanceur est constitué de plusieurs élastiques « à confiture » noués entre eux. Facilement assemblé ou démonté il peut être dispersé parmi les potaches conspirateurs. Les munitions se fabriquent partout et aisément : une feuille de papier de 10cm sur 5cm, soigneusement pliée pour constituer un V. Bref l’arme efficace et indécelable pour les chahuteurs !

Plus tard pour enseigner la mécanique élémentaire j’eus recours à ce « jouet ». Les lanceurs étaient les mêmes mais les projectiles étaient maintenant des bouts de fil électrique de section 2,5 mm carrés calibrés aux masses de 1 et 2 grammes.

On pouvait alors appliquer la loi fondamentale de la dynamique :
On mesurait la force maximale choisie pour tendre l’élastique à l’aide d’un dynamomètre ( ex 8 N) et l’allongement de l’élastique (ex 20 cm). En fait on pouvait , avec une bonne approximation, considérer que le projectile serait lancé par un force moyenne de 4 N se déplaçant de 0,2 m.

On obtient ainsi une accélération supposée constante de 4/ 0,001 soit 4000 m/s.s et connaissant la distance de démarrage calculer la vitesse du projectile ( t = 0,01 s et v = 40 m/s )

Une autre méthode utilise la conversion d’énergie élastique :

W = F x d = 4 x 0,2 = 0,8 J qui devient énergie cinétique du projectile

Ec = 0,8 J = ½ x 0,001 x v2 ce qui donne v = 40 m/s

Tout cela ne fournissant que l’ordre de grandeur.

A l’époque bénie où il m’était possible d’organiser des labos, je proposais aux élèves de vérifier les formules de balistique (Tir oblique) comme suit :

Le projectile était alors une boulette de plasticine de 20 g, le propulseur était amarré sur deux clous séparés de 5 cm et fichés dans une planchette en bois. Cette planchette était fixée par une charnière sur une autre, ce qui permettait de choisir l’angle de tir (souvent 30, 45 ou 60 degrés). La vitesse de départ du boulet était obtenue par le procédé décrit plus haut et dans de bonnes conditions les résultats (distance parcourue horizontalement) étaient compatibles avec la théorie.

J’ai aussi employé ces tchouquets pour déloger les pigeons qui hantaient mon hangar/garage : je les ratais tous mais heureusement le bruit et la crainte de voir finalement le tireur s’améliorer les firent fuir.

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