Experience réalisée : Ressort et élasticité des lames
Nous avons réalisé une expérience consistant à placer un poids, de plus en plus lourd suspendu à un ressort, ceci dans le but de l'étirer progressivement.
Nous avons voulu par cette expérience mesurer l'élasticité de ce ressort en fonction de la masse choisie.
Nous avons essayé cela avec deux ressorts, un moins dur que l'autre, qui s'étendait donc plus avec une masse moins importante.
Nous avons alors obtenu des tableaux de mesures, ainsi que des courbes de la longueur du ressort en fonction de la masse exercée.
A l'aide de la masse m en kg et de l'intensité de la pesanteur sur Terre g en N.kg⁻¹ (Sur Terre, g = 9.8 N.kg⁻¹), on aurait aussi pu calculer le poids P en Newton, en utilisant la formule :
P = m . g
Cependant, seule la longueur du ressort nous intéresse ici.
Avec le premier ressort, moins dur, nous avons mesuré la longueur de celui-ci en fonction de la masse, allant de 0 à 80 grammes.
| masse exercée (kg) | longeur du ressort (cm) |
|---|---|
| 0 | 8,5 |
| 10 | 10,5 |
| 20 | 13,2 |
| 30 | 15,8 |
| 40 | 19,0 |
| 50 | 21,7 |
| 60 | 25,0 |
| 70 | 28,0 |
| 80 | 30,8 |
Avec le second ressort, plus dur, nous avons placé des poids allant de 0 à 500 grammes, le ressort étant plus difficile à étirer.
| masse exercée (kg) | longeur du ressort (cm) |
|---|---|
| 0 | 12,0 |
| 100 | 12,5 |
| 200 | 13,2 |
| 300 | 14,3 |
| 400 | 14,7 |
| 500 | 16,0 |
Nous avons donc tracé une courbe à partir des mesures obtenues
Or, cette courbe est une droite d'équation : ax + b , avec a le coefficient directeur, qui dépend entierement du ressort utilisé, et b l'ordonnée à l'orgine, égale à la longueur du ressort lorsqu'il n'est pas accroché à une masse.
On peut donc en déduire qu'il y a proportionnalité entre la masse exercée et l'allongement du ressort.
Par analogie, le carbone des lames de course, fonctionnant comme l'acier du ressort, n'emmagasine pas d'énergie et ne fait que la transférer. Néanmoins le rapport d'élasticité du carbone est meilleur que celui de l'acier (ce qui explique le choix particulier du carbone comme matériau).
(De plus l'acier est trop lourd et provoquerait un désavantage important pour le coureur, qui serait obligé de fournir un plus gros effort pour soulever ses lames afin de pouvoir courir.)
Nous avons pu en déduire plusieurs choses :
La masse, par analogie l'effort fourni par le sportif, est proportionnelle à l'énergie transférée par le ressort, soit l'energie transférée par la prothèses pour se déplacer.
L'énergie récupérée au niveau des prothèses est inférieure à l'énergie qui lui est fournie : cette perte est liberée sous forme de chaleur.
On peut supposer également que les prothèses propulsent plus le coureur invalide que le pied d'un coureur valide.