Physique, lisible pour tous
De Hooke Ayoung

De Hooke à Young (protocole préliminaire)

But

Évaluer le module de Young du laiton et de l’acier

Théorie

La loi de Hooke (1676) est la relation de stricte proportionnalité entre la force subie et l’étirement d’un objet élastique

Le module de Young (Euler 1727) caractérise la rigidité d’un matériau selon

Pour ce lab, il est plus commode d’inverser la loi de Hooke et de tracer un graphique de $x$ en fonction de $F$: la pente est alors l’inverse multiplicatif de la constante de rigidité $k$. Cette constante peut être nommée $s$ pour constante de souplesse. En valeur absolue, on aura donc:

Cette inversion est utile car en présence de deux objets élastiques mis bout à bout (en série) les souplesses s’additionnent. Ici les deux objets déformés sont l’échantillon et la presse elle-même .

Mesures

Il faudra mesurer certaines dimensions linéaires (à vous de déterminer lesquelles).

Avec Capstone, faites le graphique suivant

• pour la presse seule sans échantillon
• avec l’échantillon de laiton
• avec l’échantillon d’acier

Sans jamais dépasser les forces suivantes:

• 7000 N pour la presse seule
• 3000 N pour l’échantillon d’acier
• 700 N pour l’échantillon de laiton

Ce sont les limites élastiques: au-delà, l’échantillon sera déformé de façon permanente (au prochain lab, vous pourrez…)

Déterminez pour chacun les constantes de souplesse avec un fit linéaire. Imprimez seulement le graphique de la presse seule et utilisez cette page pour remettre vos résultats à la fin du lab.

N.b.: le titre (en bas à gauche) est erroné, il aurait fallu écrire Souplesse du laiton et de la presse combinées.

Traitement des données

Par manipulation algébrique, obtenez une ‘formule’ qui évalue $E$ en fonction de $s_{mat}$ (et d’autres paramètres). À partir des pentes de la presse seule et de la pente avec échantillon, évaluer le module de Young des deux matériaux (donner les valeurs en $GPa$) et transcrivez-les dans un petit tableau, accompagnés de valeurs de référence (laiton est brass en anglais).