II-D) Expérimentation de ces résultats sur une maquette comportant une boucle de looping

Nous allons à présent valider ces résultats expérimentalement sur une maquette comportant une boucle de looping et parcourue par un petit véhicule.

Nous avons calculé que la hauteur h de sécurité, sans tenir compte des frottements est :

h(sécurité) = 5 2 r


Appliquons cette formule à notre maquette expérimentale.

Application numérique :

  • g : intensité ou accélération de la pesanteur terrestre (10 m.s-2 ou 10 N.kg-1)
  • : rayon de la boucle de looping (0,115m)
  • m : masse du véhicule (0,036 kg)
  • Pf(AB) : pertes par frottement et autres pertes entre les points A et B (J)

d’où :

h(sécurité) = 5 2 r

h(sécurité) = 5 2 × 0,115

h(sécurité) = 0,2875 m

soit une hauteur de départ d'environ 29 cm


Vérification expérimentale

 


On s’aperçoit que le véhicule quitte le circuit.

 

Nous allons à présent tenir compte des pertes par frottements et autres que nous avons identifiées expérimentalement en augmentant la hauteur de départ h(sécurité) d’environ 28 %.

h(sécurité)2 = h(sécurité) × 1,28

h(sécurité)2 = 0,2875 × 1,28 m

h(sécurité)2 = 0,368 m

soit une nouvelle hauteur de départ d'environ 37 cm


Vérification expérimentale



Cette fois le véhicule réalise la boucle de looping dans de bonnes conditions.


En conclusion de cette partie nous pouvons remarquer que les concepteurs de montagnes russes doivent s'appuyer sur des calculs de physique précis très important pour la sécurité des personnes.

De plus, ne pas tenir compte des frottements est une hypothèse certes très simplificatrice mais nous pouvons nous apercevoir que, expérimentalement, elle ne peut pas être tenue dans la réalité.

 

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