Énergie de rotation

Cette expérience met en évidence la notion d’énergie mécanique de rotation.

Deux roues sont lâchées en même temps sur un plan incliné.

L’une d’elles arrive bien avant l’autre, alors qu’elles ont quasiment la même masse.

Ces roues se distinguent par la distribution de leur masse autour de leur axe de rotation :

Pour l’une, la masse se trouve concentrée près de l’axe de rotation. Pour l’autre, elle est éloignée de son axe. La grandeur physique caractéristique est le moment d’inertie.

Moment d’inertie faible
Moment d’inertie élevé

Quand les roues sont abandonnées sur le plan incliné, elles ont deux mouvements simultanés :

  • un mouvement de translation, parallèle au plan incliné
  • un mouvement de rotation autour de leur axe

Placées au sommet de la rampe, les roues ont reçu de l’énergie potentielle de pesanteur, qui se convertit en énergie cinétique au cours de la descente : une partie de ce stock d’énergie « alimente » le mouvement de translation, et l’autre le mouvement de rotation. La roue ayant un moment d’inertie élevé consomme beaucoup d’énergie de rotation pour faire tourner . Il lui reste donc moins d’énergie cinétique de translation, c’est pourquoi elle acquiert moins de vitesse.

Pour la fabrication :

  • 2 CD ou DVD usagés
  • Un montage de 4 barres parallèles servant de rampes.
  • un nombre identique de gros écrous pour chaque roue
  • de la superglue (même avec de la superglue, les écrous tiennent difficilement)
  • 2 axes les CD, pouvant rouler sans glisser sur les barres parallèles des rampes.

(D’après une expérience vue au Science Museum de Londres, en 2008)