Pied à coulisse numérique
1. Pied à coulisse
a. Pied à coulisse mécanique
Un pied à coulisse est un appareil qui permet de mesurer des longueurs au dixième de millimètre près, grâce à un « vernier ».
Voir l’animation sur le site : http://www.sciences.univ-
nantes.fr/physique/perso/gtulloue/Divers/vernier.html
Sur la figure ci-contre : D = 10………
b. Pied à coulisse numérique
Dans ce TP, on va réaliser un « pied à coulisse numérique » . On veut :
Mesurer le diamètre d’un cylindre
Faire afficher sur l’écran de l’ordinateur la valeur de ce diamètre
Le dispositif étudié est constitué :
D’une partie mécanique : pied à coulisse
D’une partie électrique : potentiomètre constitué d’une résistance linéaire de 10k en carbone.
La partie mobile du pied à coulisse provoque le déplacement du curseur C du potentiomètre.
Quand on mesure un objet, on déplace la partie mobile du pied à coulisse, et C se déplace sur la potentiomètre.
Le potentiomètre est le capteur pour la mesure du déplacement ; la variation de résistance entre le point curseur C et le point A ou B est traduite par une variation de tension.
2. Etalonnage du capteur
L’étalonnage du capteur consiste à établir la relation entre la longueur L de l’objet à mesurer et la tension U relevée par le voltmètre.
A B
C
a. Montage
Proposer un schéma du montage comprenant le potentiomètre linéaire à piste de carbone, un générateur de tension continue de 5 V et un voltmètre. Le faire valider.
-
Réaliser le montage.
b. Etalonnage
Relever dans un tableau les valeurs de U obtenues pour L variant de 0 à 10 cm ( Vérifier que le curseur est bien, à chaque mesure, en contact avec la branche mobile du pied à coulisse !).
c. Exploitation
Entrer les valeurs dans Open Office.calc ( colonne A : valeurs de U et colonne B, valeurs de L).
Tracer la courbe L = f (U).
Quelle est la forme de cette courbe ? Que peut-on en conclure pour L et U ?
d. Fonction de transfert
Mettre le pointeur sur un point de la courbe.
Clic droit . Ajouter une courbe de tendance
Type ……Options : Afficher l’équation sur le graphique Equation : L =
A quelle grandeur physique correspond ici x ? A quelle grandeur physique correspond ici y ?
En déduire l’équation L = f(U) (équation de la courbe de tendance) L = 0,514U-0,111
Cette équation est appelée fonction de transfert Quel est l’intérêt de cette équation ?
e. Affichage du diamètre d’un cylindre sur l’écran de l’ordinateur
On veut que l’ordinateur affiche directement la longueur mesurée. Pour cela, on utilise l’interface CASSY qui va transformer la tension ( grandeur analogique ) en grandeur numérique, ce que comprend l’ordinateur.
V
Réaliser le montage ci-dessus
(le voltmètre est simplement remplacé par l’interface Cassy)
Placer un cylindre entre la butée et le curseur mobile du pied à coulisse.
Mettre l’interface sous tension et relier l’interface à l’ordinateur par une prise USB.
Lancer le logiciel Cassy Lab
Il faut maintenant faire afficher le diamètre du cylindre en rentrant la relation mathématique entre UB1 et L.
Entrer la formule trouvée au § 2.3 ( en remplaçant U par UB1) : + –
A B
C
cliquer
f. Résultat
L’ordinateur affiche la longueur L = Le pied à coulisse indique la valeur : L = Conclusion.
c l i q u e r
0 1 2 3 4 5 6 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
pied à coulisse numérique L=f(U)
U(V) L(cm)
0 1 2 3 4 5 6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
f(x) = 1.92 x + 0.16 pied à coulisse numérique
L=f(U)
U(V) L(cm)
Vidéo projecteur
Générateur 0_ 12 V réglable
« Pied à coulisse numérique » multimètre
Cassy
