| le HY-SR04 est un dispositif de mesure à ultrasons facile à se procurer. Il consiste en deux cristaux piézo à 40 kHz, l'un agissant comme émetteur et l'autre comme récepteur, et un circuit électronique pour mesurer l'intervalle de temps entre une salve de son émis et la réception de l'écho la salve. Les quatre bornes sont l'alimentation, la masse, la gachette et l'écho. On peut connecter ce module à ExpEYES-17 comme montré sur le schéma, pour mesurer la distance entre le module et la surface qui reflète l'écho avec une erreur inférieure à 3 mm. On peut l'utiliser pour concevoir plusieurs expériences en mécanique. |  |
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Le problème de masse et ressort
Quand on suspend une masse à un ressort et qu'on la fait osciller, la période de l'oscillation est donnée par $T = 2 \times \pi \times \sqrt{\frac{m}{k}}$, où $m$ est la masse et $k$ est la constante de raideur du ressort. On peut mesurer la période d'oscillation en mesurant la distance à la masse en mouvement en fonction du temps. La courbe de la distance en fonction du temps est modélisée par une sinusoïde pour calculer la fréquence. La photographie ci-dessous montre un plateau métallique suspendu à un ressort et le SR04 qui lui fait face par dessous. La distance au plateau oscillant est mesurée durant 5 secondes et les données sont modélisées par une fonction sinusoïdale.
Une vidéo de l'expérience est ICI.
Pendule simple
La péride des oscillations d'un pendule peut aussi ere mesurée à l'aide d'un SR04 connecté à ExpEYES. La figure montre un pendule avec un poids rectangulaire, mais on peut aussi utiliser un poids sphérique avec un morceau de papier collé dessus (pour fournir une surface plane réfléchissante). La fréquence mesurée est 1,05 Hz pour un pendule de longueur 22 cm. On peut calculer la valeur de l'accélération de la pesanteur à partir de ces données.
Une vidéo est ICI.
Chute libre, déplacement en fonction du temps
C'est possible de mesure la distance à un objet tombant sous l'action de la gravité. la valeur de $g$ peut être calculée en modélisant les données avec un polynôme $S(t)= a \times t^2 + b \times t + c$
$g$ est donné par $2 \times a$