Rail à coussin d`air Banc à coussin d`air, équipement de
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1. Rail coussin d air PHYWE E Banc coussin d air quipement de base 11202 17 11202 77 Mode d emploi 1 OBJET ET PROPRIETES Gr ce un frottement extr mement faible le banc cous sin d air complet 11202 77 se pr te parfaitement bien l tude de la cin matique et de la dynamique des mouve ments rectilignes La partie essentielle dans ce syst me d appareils est le rail coussin d air 11202 17 d une lon gueur de 2 m tres permettant d ex cuter l aide des ac cessoires compris dans l ensemble de la fourniture 11202 77 de nombreuses exp riences La corr lation entre chemin temps vitesse et acc l ration ainsi que l encha nement dynamique de ces grandeurs peuvent tre d ter min s par des exp riences de mesure d monstratives La mesure du temps n cessite des moyens de mesure compl mentaires barri res photo lectriques compteurs de temps lectronique syst mes de saisie des mesures as sist par ordinateur 2 DESCRIPTION L quipement de base du banc coussin d air 11202 77 est constitu des pi ces d tach es suivantes 1 Rail coussin d air 11202 17 Le rail est constitu d un tube en aluminium de section carr e 63 mm X 63 mm et d une longueur de 2 m l extr mit du tube est obtur e le d but du rail est muni d un orifice d 40 mm permettant d y raccorder par l interm diaire du tuyau de refoulement 112052. air avec le syst me d interface COMEX 5 LISTE DES APPAREILS 5 1 Etendue de la fourniture 11202 77 1 Rail coussin d air 11202 17 2 But e fin de course 2X 11202 15 3 Chariot glisseur 2X 11202 02 4 Ecran avec fiche 100 mm 2X 11202 03 4 Ecran avec fiche 25 mm 2X 11202 04 5 Fourchette avec fiche 11202 08 6 Elastiques 10 pi ces 11202 09 7 Plaque avec fiche 11202 10 8 Tube avec fiche 11202 05 9 Aiguille avec fiche 11202 06 5 2 Autres pi ces n cessaires non compris dans 11202 77 10 Soufflerie 13770 93 11 Tuyau de refoulement 1 5 m 11205 01 12 Poulie de pr cision 11201 02 13 Porte poids 02407 00 14 Poids fente 1 g brillant 5x 03916 00 15 Poids fente 50 g noir 8x 02206 01 16 Fil de soie 200 m 02412 00 17 Crochet avec fiche 11202 07 18 Dispositif de lancement m canique avec d clencheur 11202 13 19 Aimant d arr t avec fiche 11202 14 20 Glisseur tuy re 11202 23 21 But e ajustable 11202 19 en variante la but e fin de course 2 22 Amortissement air 11202 20 En variante au dispositif de lancement m canique 18 19 Dispositif de lancement lectromagn tique constitu de 23 Bobine 400 spires 07829 01 24 Noyau de fer 11202 16 25 Support avec fiche 11202 11 2 Fourchette avec fiche 11202 08 5 Elastique 1 pi ce de 11202 09 26 Diode Si 1N4007 39106 02 Non repr sent s Barri re optique fourche 2x 11207 02 Compteur digital lectronique 4 d cades 13
3. 01 la soufflerie 13770 93 Les deux surfaces de glissement sont munies chacune de deux s ries d orifices d cal es entre elles diam tre des orifices 1 mm pas de 20 mm L air comprim sortant des orifices forme sous le chariot glisseur en place un coussin d air de sorte que ce chariot glisse pratiquement sans frottement sur le rail Pour faciliter la mesure des longueurs les deux surfaces de glissement sont munies chacune d une chelle gradu e en mm inverse l une de l autre les cm tant indiqu s Basic Equipment en chiffre Les deux extr mit s du rail comportent chacune deux vis t te molet e qui permettent de fixer les deux but es fin de course faisant partie de la fourniture 11202 77 Normalement ces deux fins de course de vraient rester en place dans la mesure o le but de l ex p rience ne n cessite par d autres dispositions Le tube carr profil repose sur un rail porteur consti tu d un profil en U qui gr ce ses pieds triples points d appui repose sur la table d exp rimentation Deux vis de r glage servent niveler horizontalement le banc Le tube carr et le rail porteur sont assembl s par 7 vis lesquelles permettent proc der d s l origine en usine l ajustage proprement dit ajustage de base Comme les vis sont accessibles par le dessous du rail porteur possibilit est donn e l utilisateur de refaire un ajustage si le rail a t d r gl par suite d un manie
4. savoir faire professionnel ainsi qu un mode de proc d syst matique En respectant ces pr alables elle peut donc tre effectu e par l utilisateur Pour ce faire Il faut rer gler le cas ch ant les sept vis six pans creux accessibles par la face in f rieure du rail porteur Pour rer gler ces vis six pans in t rieurs M6 pas de 1 mm par rotation on utilise une cl pour vis six pans int rieurs usuelle du commerce cl de 5 En g n ral un demi tour de vis est suffisant pour le r a justage Cette op ration est effectu e judicieusement en proc dant pas par pas et retestant apr s chaque op ration la lin arit du rail Un tour de vis dans le sens d une aiguille de montre abaisse dans la zone proche de la vis actionn e le tube carr vers le bas un tour dans le sens contraire rel ve le rail vers le haut Avant de d r gler les vis d ajustage la variation en hauteur du profil du rail doit tre d termin e au moins qualitative ment Ceci s effectue la soufflerie en marche en pla ant un chariot glisseur pos sur le rail coussin d air On com mence par niveler horizontalement le rail en son milieu Puis on place le chariot glisseur en diff rents points du rail et on d termine la direction de l acc l ration en cet endroit ainsi que en premi re approximation son ordre de gran deur si on ne veut pas se limiter cette estimation on peut d terminer le temps t que met le chariot glisseu
5. 600 93 6 d cades 13603 93 Les deux compteurs fournissent la tension de 5 V cessaire au fonctionnement des barri res optiques fourche Plastiline 03935 03 Support mural pour banc coussin d air 11202 25 Pare poussi re p banc coussin d air 11202 21 X PH WE 4 11202 17 Montage du banc coussin d air en utilisant le syst me COMEX avec le tiroir de tra age sur le rail coussin d air et le rail barri res photo lectriques Saisie des valeurs de mesure et exploita tion assist es par ordinateur des exp rien ces sur banc coussin d air avec le syst me d interface COMEX Le syst me COMEX avec le tiroir de tra age sur rail 12005 00 et le rail barri res photo lectriques 12005 01 ainsi que le programme Banc coussin d air 14142 51 offre la possibilit d ex cuter confortablement avec cet ensemble de nombreuses et nouvelles exp rien ces d j prouv es dans la discipline scolaire de les ex ploiter simplement et en plus de les pr senter d une fa on convaincante Les positions et les vitesses des chariots glisseurs sont saisies avec une r solution du temps d un 5 millioni me de seconde et transf r es l ordinateur D j apr s un passage on dispose jusqu 80 donn es de temps de positions et de vitesses qui peuvent tre repr sent es num riquement ou graphiquement Une poursuite simultan e de deux chariots glisseurs totalement ind pen dants
6. ail porteur Cette op ration peut d abord tre ex cut e l oeil nu ou avec un niveau bulle Une mise niveau pr cise n est r alisable qu avec la soufflerie en marche et en pla ant un chariot glisseur sur le rail Sur un rail bien niveler on ne doit pas constater d acc l ration du chariot glisseur ou celle ci doit tre extr mement faible Toutefois on vitera pas un l ger mouvement oscillatoire du chariot glisseur provoqu par le flux d air Ce test est ex cuter en diff rents points du rail D autre part pendant ce test il faut viter des perturbations par des forces ex t rieures telles que par exemple des vibrations ou un cou rant d air 3 2 Mesure lectronique du temps Pour la mesure du temps les compteurs num riques lec troniques sont appropri s se reporter la liste des ap pareils Ces appareils peuvent tre command s par photo lectrom trie en y raccordant une ou deux barri res photo lectriques Ces barri res doivent tre dispos es aux points souhait s du rail pour que l cran du chariot glisseur inter rompe le rayon lumineux entre l metteur et le r cepteur photo lectrique lors du passage du chariot Pour leur fixa tion une ossature en l ments statifs est appropri e Cette ossature pourra aussi tre utilis e pour y monter une chelle gradu e avec des curseurs pour une mesure de longueur d monstrative 3 3 Production d une acc l ration constante Le cha
7. du rail barri res photo lectriques 12005 01 C ble de raccordement pour le rail barri res photo lec triques Diaphragmes de pr cision jeu voir pos 27 page 2 12005 02 Programme pour le tiroir de tra age de la trajectoire Disquette banc coussin d air 14142 51 Pour la saisie et l exploitation des valeurs de mesure des exp riences avec 1 resp 2 chariots glisseurs par exemple sur le choc lastique ou non lastique sur les principes de la conservation de l nergie ou des impulsions pour une exploitation sous forme de tableau et de graphique etc Le programme peut tourner sur tous les PC IBM et ordina teurs compatibles et soutient automatiquement les cartes graphiques CGA EGA VGA et HGC Tous les graphiques et tableaux peuvent tre dit s avec des commentaires sur une imprimante matrix EPSON ou compatible Les points de mesure sont repr sent s lors des exp riences sur les chocs par diff rents symboles avant et apr s le choc et les courbes des mouvements lors de l utilisation de deux cha riots glisseurs par diff rentes couleurs Ainsi on peut re conna tre tout instant quel chariot glisseur produit la va leur de mesure correspondante et dans quelle direction il se d pla ait cet instant 11202 17
8. l un de l autre ayant chacun une direction quelconque de d placement permet d tudier exp rimentalement d une mani re simple claire et m thodique les lois des chocs et la conservation des impulsions Dans des fen tres sp cifi ques de traitement du programme les corr lations physi ques des valeurs de mesure peuvent tre v rifi es imm diatement Caract ristiques techniques Capacit de m moire chaque barri re photo lectrique s par e avec max 5 passages d cran en temps absolu et dur e d ob Scurcissement R solution de temps 1 187 5 kHz pour le temps d obscurcissement 1 5 558 kHz pour le temps absolu Dur e d exp rience max 11 s Raccordement du rail barri res photo lectriques par douilles 14 p les Adresse appareil IEG 6 Carter Cassette tiroir 19 3 UH PH WE Mat riel COMEX Unit de base 12000 93 pour recevoir et alimenter des tiroirs COMEX Interface Bus IEEE 488 12000 20 pour PC IBM et ordinateur compatible C ble de connexion IEEE 488 17579 10 COMEX tiroir tra age 12005 00 Rail barri res photo lectriques 12005 01 pour la saisie de processus de mouvements sur le banc coussin d air 8 barri res photo lectriques cart es entre elles de 200 mm douille 14 p les pour le raccordement au tiroir du tra age du rail 2 tiges supports visser pour la fixation du rail dans diff rentes positions dimensions 160 x 8 x 4 cm Sont compris dans la fourniture
9. ment inad quat voir ce sujet 3 4 Toutefois ces vis ne doivent en aucun cas tre d r gl es sans motif imp ratif But e fin de course pour banc coussin d air 11202 15 livr en double Les fixer aux deux extr mit s du rail l aide des vis t te molet e comprises dans la fourniture du banc coussin d air Remarque En cas d utilisation du dispositif de lance ment m canique constitu des rep res 11202 13 et 11202 14 non compris dans la fourniture 11202 77 une but e de fin de course sera remplac e par ce dis positif de lancement qui sera fix au banc coussin d air Chariot glisseur 11202 02 livr en double Constitu d un profil en aluminium lox en noir en PHYWE SYSTEME GMBH Robert Bosch Breite 10 D 37079 G ttingen Telefon 05 51 6 04 0 Telefax 05 51 60 41 07 gt Ne i 25 5 26 A Se a7 forme de toit d une longueur de 130 mm con u tre plac sur le rail Une barrette sur le fa tage quip e de cinq douilles de 4 mm permet l enfichage d crans et d autres accessoires munis de fiches La masse propre du chariot glisseur est d env 170 g mais avec l cran enfich de 100 mm en place et muni de deux l ments enficher cette masse s l ve globalement 200 g Pour conna tre exactement la masse une pes e s impose Pour augmenter la masse 300 g ou 400 g on peut placer sur les deux fiches d acier du chariot glisseu
10. on d exp riences sont relever sur la liste des appareils 3 MISE EN ROUTE ET MODE OPERATOIRE 3 1 G n ralit s Avant la mise en route du banc coussin d air il faut fixer la fin du parcours du rail une but e fin de course 11202 15 avec les deux vis t te molet e En r gle g n rale une but e fin de course est aussi viss e au d but du parcours du rail le c t comportant le raccord pour le tuyau de re foulement d air sauf si on devait utiliser un dispositif de lancement m canique 11202 13 11202 14 non compris dans la fourniture 11202 77 Celui ci est alors mont la place de la but e fin de course Le banc coussin d air est install sur une surface plane la plus horizontale possible puis raccord par l interm diaire du tuyau de refoulement d air la soufflerie La pression d air de la soufflerie est r gl e de telle sorte que les chariots glisseurs se soul vent juste ce qu il faut au dessus du rail pour se trouver dans en tat libre de sustentation Selon la masse du chariot glisseur cet tat est obtenu pour des pressions l g rement diff rentes Il faut viter une pression nettement trop lev e car autrement le comportement tranquille en position de sustentation en serait affect Le banc dont l ajustement interne du rail a t r alis en usine doit tre mis niveau horizontal d une fa on aussi pr cise que possible au moyen des vis de r glage plac es sur les pieds du r
11. r des poids fente de 50 g 02206 01 en les r partissant r guli rement des deux c t s pour des rai sons de sym trie Pour la m me raison il est judicieux d quiper les deux faces avant d un l ment enficher m me si un seul suffirait Ecran 11202 03 Ecran 11202 04 livr chacun en double Les crans en mati re plastique noire sont enfich s par leur fiche de 4 mm en haut dans la barrette du fa tage du chariot glisseur Ces crans servent piloter les compteurs lectroniques des barri res photo lectri ques dispos es par dessus le banc coussin d air p ex compteur num rique lectronique 6 d cades 13603 93 4 d cades 13600 93 Les deux crans d une hauteur de 50 mm se distinguent par leur lon gueur mais aussi par leur masse Ecran Longueur Masse 11202 03 100 mm 0 2mm 10g 1g 11202 04 25mm 0 1mm 5g 0 5g El ments enficher PHYWE O Les l ments enficher num r s ci apr s avec des fiches de 4 mm ont tous la m me masse 10 g 1 g et la m me position du centre de gravit de sorte que les chariots glisseurs sont charg s sym triquement lors que les deux faces avant sont quip es d un tel l ment Fourchette avec fiche 11202 08 est munie de quatre paires d encoches permettant d y coincer un lastique de 11202 09 L lastique ne doit pas former de fl che mais ne doit non plus tre tendu trop fort La fourchette avec l lastique est u
12. r pour par courir depuis sa position de d part le petit chemin s l acc l ration calcul e est alors de a 2 s t Cette valeur est une indication de mesure pour l inclinaison du rail au point test Il faut absolument viter que des forces ext rieures le cou rant d air par ex affectent le test A partir des r sultats on peut d terminer l allure qualitative du profil du rail qu il est judicieux de reporter sur un trac Il se peut par exemple que l on ait un maximum ou un mini mum dans la partie centrale du rail On r ajuste alors au point de la c te extr me et dans la proximit imm diate les vis d ajustage en fonction du d r glage constat Comme d j indiqu pr c demment cette op ration doit se faire par petits pas en effectuant des tests interm diaires A la fin il faut refaire un test d ensemble de l allure du profil le long de l ensemble du rail Si le d r glage fait appara tre plusieurs points extr mes il faut proc der lors de leur cor rection d une fa on analogue 11202 17 4 BIBIOGRAPHIE EXPERIMENTALE Versuchseinheiten Physik Lineare Bewegungen 16001 01 Physik in Demonstrationsversuchen Ausgabe A B Band Mechanik 01141 21 Physik in Demonstrationsversuchen Ausgabe C Teil 1 01146 01 University Practicals in Physics 00067 72 Manual for COMEX Air Track Rail 01171 03 Saisie des valeurs de mesure et exploitation assist es par ordinateur des exp riences sur banc coussin d
13. riot glisseur est munir d un crochet enficher 11202 07 Pour cr er l acc l ration un fil de soie 02412 00 fix au PH WE crochet est renvoy par l interm diaire d une poulie de pr cision faible frottement 11201 02 puis reli son ex tr mit un porte poids 02407 00 Puis on place sur le porte poids un ou plusieurs poids fente de 1 g 03916 00 la poulie admet au maximum 20 g Comme la masse nominale du chariot glisseur 200 g pour des chariots glisseurs muni d un cran de 100 mm et de deux l ments enficher est soumise une certaine tol rance il est judicieux de proc der une pes e pour la d termination pr cise de la masse acc l r e le cas ch ant avec des poids compl mentaires En outre il faut tenir compte de correctifs additionnels tels que l ajout de la masse du porte poids 1 g et des poids fente de 1 g La poulie en rotation peut tre prise avec une masse quiva lente de 2 2 g non compris dans 11202 77 3 4 R ajustage du rail coussin d air Le rail coussin d air 11202 17 se distingue par sa possibi lit d effectuer une reprise du r glage de la lin arit de son profil en hauteur Une reprise corrective de l ajustage de base effectu en usine n est toutefois n cessaire que si apr s une forte sollicitation m canique du banc la lin arit du profil sup rieur a t affect e L op ration de r ajustage n cessite un certain
14. tilis e pour l tude du choc lastique Pour ce faire on quipe deux cha riots glisseurs sur les faces avant vis vis d une four chette avec fiche 11202 10 Il est conseill d quiper les orifices inf rieurs du chariot glisseur avec des l ments enficher car lors du choc lastique le couple de rotation engendr et agissant sur le chariot glisseur est r duit et par cons quent les pertes d nergie sont r duites au minimum Elastique 11202 09 10 pi ces pour tre pinc dans les paires de rainure de la fourchette 11202 08 Plaque avec fiche 11202 10 Pour enfichage avec plaque verticale sur la face avant du chariot glisseur La plaque forme lors du choc lastique l l ment de contre r action la fourchette avec fiche 11202 08 Tube avec fiche 11202 05 Aiguille avec fiche 11202 06 Ces l ments enficher sont introduits lors de l ex 11202 17 p rience sur les chocs non lastiques sur les faces avant face face des chariots glisseurs il est conseill d utiliser chaque fois les trous inf rieurs Lors du choc l aiguille p n tre dans le remplissage en plastiline cire du tube ce qui a pour effet d accoupler solidement les deux chariots glisseurs entre eux La combinaison des deux l ments enficher le tube et l aiguille peut aussi tre utilis e pour maintenir un chariot glisseur apr s son mouvement sur la but e fin de course D autres pi ces n cessaires pour l ex cuti
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