Pendule balistique – mesurer la vitesse d'une balle

Ce qu’elle montre

Le pendule balistique permet de mesurer la vitesse d'une balle. La balle se loge dans un bloc suspendu lors d'un choc parfaitement inélastique : la quantité de mouvement se conserve, m·v = (m + M)·V, mais pas l'énergie cinétique, dont la fraction M/(m + M) devient chaleur, son et déformation. Pendant l'oscillation, l'énergie mécanique se conserve, donc ½V² = gh. En combinant les deux étapes, on obtient v = (m + M)/m · √(2gh). Le modèle néglige la résistance de l'air et les frottements à l'axe, considère la tige sans masse et suppose que le choc se termine avant que le bloc ne bouge.

Mode d’emploi

Réglez Balle m, Vitesse v, Bloc M et Tige L, cliquez sur Tirer et observez la règle de hauteur pendant que le bloc monte. Comparez les barres de quantité de mouvement avant et après le choc, puis celles d'énergie. Cochez ensuite Mode mesure (masquer v) : cliquez sur Tirer, lisez h, calculez la vitesse de la balle, saisissez-la dans Votre vitesse calculée et cliquez sur Vérifier. Nouvelle balle donne une autre vitesse cachée.

Paramètres modifiables

• Masse de la balle 2–50 g
• Vitesse de la balle 100–900 m/s
• Masse du bloc 0,5–10 kg
• Longueur de la tige 0,5–3 m
• Mode mesure (masquer la vitesse de la balle)

Questions à explorer

1. Pourquoi ne peut-on pas appliquer la conservation de l'énergie mécanique du vol de la balle jusqu'au point le plus haut ?
2. Si vous doublez la masse M du bloc, comment évoluent la hauteur h et la part d'énergie perdue ?
3. En quelles formes d'énergie se transforme l'énergie cinétique perdue lors du choc ?