- V.1. Explication expérimentale
-Manipulation :
Nous avons pris un œuf cru que nous avons placé dans notre main de sorte que la pointe de l’œuf se retrouve entre notre pomme de main et nos doigts.
Conclusion :
Il est impossible de casser un œuf cru dans le sens de la longueur quand on le presse entre les paumes des mains:
Expérience 5: le lâché de poids:
-Matériel
-Manipulation :
On dépose un contenant sur le support dans lequel on met environ 5 millimètres de sable fin. Puis, on coince l'œuf dans le sable, sous la bille de fer.
Ensuite, on laisse tomber une bille de fer à des hauteurs de plus en plus grandes sur le sommet, les cotés de l’œuf et sur des fragments de coquille.
schéma représentant l'expérience 5
On dressera un tableau des valeurs (de la hauteur de la bille de fer en cm) pour lesquelles on a constaté un impact dans les trois positions de l’œuf qu'on a évoqué précédemment. Les résultats sont donnés en centimètre.
-Matériel
- - un support
- - une noix
- - une pince
- une bille de fer
- des œufs
- un contenant avec du sable
-Manipulation :
On dépose un contenant sur le support dans lequel on met environ 5 millimètres de sable fin. Puis, on coince l'œuf dans le sable, sous la bille de fer.
Ensuite, on laisse tomber une bille de fer à des hauteurs de plus en plus grandes sur le sommet, les cotés de l’œuf et sur des fragments de coquille.
schéma représentant l'expérience 5
On dressera un tableau des valeurs (de la hauteur de la bille de fer en cm) pour lesquelles on a constaté un impact dans les trois positions de l’œuf qu'on a évoqué précédemment. Les résultats sont donnés en centimètre.
photo représentant l'expérience 5 pour un œuf en position verticale
photo représentant l'expérience 5 pour un œuf en position horizontale
Exploitation des résultats de l’expérience 5:
On constate à la suite de cette expérience que l'hypothèse formulée lors de l’expérience 3 est confirmée. L’œuf de poule apparaît nettement plus résistant sur le sommet de sa coquille que sur son coté ou encore sur des fragments de coquille. En effet la hauteur moyenne de la bille de fer pour laquelle la coquille se fissure est plus importante sur le sommet de l’œuf que sur son côté ou sur un fragment de coquille.
Ces résultats et ceux de l’expérience 3 nous permette de proposer une première explication visant à justifier le fait que l’œuf de poule est incassable dans le sens de la longueur quand on le presse entre les paumes des mains (cf. expérience 4: la compression de l’œuf)
A partir des expériences 3 et 5, on peut poser une explication sur la différence de résistance l’œuf de poule posé horizontalement puis verticalement :
Pour cela on cherche à trouver une estimation de l'énergie qu'un œuf est capable d'absorber avant la rupture. Ainsi, nous voulons calculer l'énergie limite provoquant la fissure de la coquille d’œuf lorsque celui-ci est en position verticale puis lorsqu'il est en position horizontale dans les expériences 3 et 5. Nous confronterons par la suite nos résultats afin de valider notre hypothèse n°1 avancée précédemment: La forme de l’œuf serait un facteur de sa résistance.
Hypothèse n°2:
-Nous devrions trouver la même énergie mécanique dans les expériences 3 et 5 pour l’œuf à la verticale et à l'horizontale respectivement.
Calcul de l'énergie mécanique de l’œuf:
La connaissance de la hauteur et du poids de la bille de fer ou des poids permet de calculer l’énergie mécanique ou le travail nécessaire pour briser la coquille .
On sait que Em=Ec+Ep
Em=1/2*m*v²+m*g*H
Or, v=0 dans le cas présent car l’œuf est immobile.
Donc Em= Ep
On utiliser alors la formule:
Em=Ep=H*m*g
avec
H= hauteur en mètres (m)
m= masse en kilogramme (kg)
g= constante gravitationnelle (9,8 m/sec²)
E= énergie ou travail (joules)
Pour l'expérience 5: le lâché de poids (l’œuf est en position verticale ) :
m= 35,80g = 35,80*10(-3)kg ()=puissance
g= 9,8 m/sec²
Alors Em= 0.045*35,80*10(-3)*9.8= 1,58*10(-2) Joules
Pour l'expérience 3: les masses appliquées (l’œuf est en position verticale):
H= hauteur de l'oeuf= 5,5 cm = 0,055 m
m= 5.7 kg
g= 9,8 m/sec²
Alors Em=0,055*5.7*9,8=3.07 Joules
Résultats de nos calculs de l'énergie potentielle:
Les deux énergies mécaniques des expériences 3 et 5 des deux œufs posés verticalement ne sont pas égales, notre hypothèse n°2 n'est pas validée.
La différence entre les deux énergies mécaniques est dû au lâché de poids. Il y a un impact sur l’œuf dans l’expérience 5 mais pas pour l’expérience 3, il s'agit de masses appliquées. Il n'y a donc pas d'impact car on pose des masses doucement sur l’œuf.
C'est pourquoi Eplachépoids<Epmassesappliquées.
Nous décidons donc de comparer les énergies potentielles à la verticale et à l'horizontale dans chaque expérience.
-Expérience 5: le lâché de poids
-En position verticale on obtient :
H= hauteur entre le support et la bille – hauteur de l’œuf (5,5 cm)= 10-5.5= 4.5 cm= 0.045 m
m= 35,80g = 35,80*10(-3)kg ()=puissance
g= 9,8 m/sec²
Alors Em= 0.045*35,80*10(-3)*9.8= 1,58*10(-2) Joules
- En position horizontale on obtient:
H= hauteur entre le support et la bille – hauteur de l’œuf (4cm)= 8-4 = 4 cm= 0.04 m
m=35,80*10(-3) kg
g= 9,8m/s²
Alors Em= 0,04*35,80*10(-3)*9,8= 1,4*10*(-2) Joules
-Expérience 3: les masses appliquées :
- En position verticale on obtient :
H= 5,5 cm = 0,055 m
m=5.7 kg
g= 9,8 m/s²
Alors Em= 0,055*9*9,8 = 3.07 Joules
-En position horizontale on obtient :
H= 4cm= 0,04 m
m=5,7 kg
g=9,8 m/s²
Alors Em=0,04*5,7*9,8 =2.24 Joules.
Notre hypothèse première est donc validée : la forme de l’œuf joue un rôle important dans sa résistance.
On constate à la suite de cette expérience que l'hypothèse formulée lors de l’expérience 3 est confirmée. L’œuf de poule apparaît nettement plus résistant sur le sommet de sa coquille que sur son coté ou encore sur des fragments de coquille. En effet la hauteur moyenne de la bille de fer pour laquelle la coquille se fissure est plus importante sur le sommet de l’œuf que sur son côté ou sur un fragment de coquille.
Ces résultats et ceux de l’expérience 3 nous permette de proposer une première explication visant à justifier le fait que l’œuf de poule est incassable dans le sens de la longueur quand on le presse entre les paumes des mains (cf. expérience 4: la compression de l’œuf)
A partir des expériences 3 et 5, on peut poser une explication sur la différence de résistance l’œuf de poule posé horizontalement puis verticalement :
Pour cela on cherche à trouver une estimation de l'énergie qu'un œuf est capable d'absorber avant la rupture. Ainsi, nous voulons calculer l'énergie limite provoquant la fissure de la coquille d’œuf lorsque celui-ci est en position verticale puis lorsqu'il est en position horizontale dans les expériences 3 et 5. Nous confronterons par la suite nos résultats afin de valider notre hypothèse n°1 avancée précédemment: La forme de l’œuf serait un facteur de sa résistance.
Hypothèse n°2:
-Nous devrions trouver la même énergie mécanique dans les expériences 3 et 5 pour l’œuf à la verticale et à l'horizontale respectivement.
Calcul de l'énergie mécanique de l’œuf:
La connaissance de la hauteur et du poids de la bille de fer ou des poids permet de calculer l’énergie mécanique ou le travail nécessaire pour briser la coquille .
On sait que Em=Ec+Ep
Em=1/2*m*v²+m*g*H
Or, v=0 dans le cas présent car l’œuf est immobile.
Donc Em= Ep
On utiliser alors la formule:
Em=Ep=H*m*g
avec
H= hauteur en mètres (m)
m= masse en kilogramme (kg)
g= constante gravitationnelle (9,8 m/sec²)
E= énergie ou travail (joules)
Pour l'expérience 5: le lâché de poids (l’œuf est en position verticale ) :
m= 35,80g = 35,80*10(-3)kg ()=puissance
g= 9,8 m/sec²
Alors Em= 0.045*35,80*10(-3)*9.8= 1,58*10(-2) Joules
Pour l'expérience 3: les masses appliquées (l’œuf est en position verticale):
H= hauteur de l'oeuf= 5,5 cm = 0,055 m
m= 5.7 kg
g= 9,8 m/sec²
Alors Em=0,055*5.7*9,8=3.07 Joules
Résultats de nos calculs de l'énergie potentielle:
Les deux énergies mécaniques des expériences 3 et 5 des deux œufs posés verticalement ne sont pas égales, notre hypothèse n°2 n'est pas validée.
La différence entre les deux énergies mécaniques est dû au lâché de poids. Il y a un impact sur l’œuf dans l’expérience 5 mais pas pour l’expérience 3, il s'agit de masses appliquées. Il n'y a donc pas d'impact car on pose des masses doucement sur l’œuf.
C'est pourquoi Eplachépoids<Epmassesappliquées.
Nous décidons donc de comparer les énergies potentielles à la verticale et à l'horizontale dans chaque expérience.
-Expérience 5: le lâché de poids
-En position verticale on obtient :
H= hauteur entre le support et la bille – hauteur de l’œuf (5,5 cm)= 10-5.5= 4.5 cm= 0.045 m
m= 35,80g = 35,80*10(-3)kg ()=puissance
g= 9,8 m/sec²
Alors Em= 0.045*35,80*10(-3)*9.8= 1,58*10(-2) Joules
- En position horizontale on obtient:
H= hauteur entre le support et la bille – hauteur de l’œuf (4cm)= 8-4 = 4 cm= 0.04 m
m=35,80*10(-3) kg
g= 9,8m/s²
Alors Em= 0,04*35,80*10(-3)*9,8= 1,4*10*(-2) Joules
- Conclusion expérience 5:
-Expérience 3: les masses appliquées :
- En position verticale on obtient :
H= 5,5 cm = 0,055 m
m=5.7 kg
g= 9,8 m/s²
Alors Em= 0,055*9*9,8 = 3.07 Joules
-En position horizontale on obtient :
H= 4cm= 0,04 m
m=5,7 kg
g=9,8 m/s²
Alors Em=0,04*5,7*9,8 =2.24 Joules.
- - Conclusion expérience 3:
- - Conclusion général de l'explication expérimentale :
Notre hypothèse première est donc validée : la forme de l’œuf joue un rôle important dans sa résistance.