La cratérisation météoritique

Résumé du document

Travail de maturité portant sur la cratérisation météoritique. Ce travail de recherche traite des cratères formés dans du sel (gros grains comme petits) avec des billes de différentes masses. Il est basé principalement sur deux expériences. La première a pour objectif d'établir une relation entre l'énergie mécanique d'une bille et le diamètre du cratère laissé par celle-ci lors de l'impact. En partant de la somme des énergies des grains de sel éjectés, l'objectifs de la deuxième expérience est de comparé l'énergie du projectile et des éjectas. En d'autre termes, s'intéresser aux grains de sel individuellement puis tenter de faire une somme de ces énergie individuelles afin d'avoir la somme totale des grains de sel déplacés par le choc.

Extraits

[...] h masse grain Epot Ecin Etot u du au sel de sel en kg sel au milieu des traces [pix] E E E E -1250 - -3250 - E-07 - E -1250 - E -4250 - E -6500 - E E-07 - E -3750 - E -6750 - E Fig : Figure du montage Fig : Schéma du positionnement des trois diamètres du cratère p.3 p.3 Fig : Graphique du diamètre en fonction de l'énergie, sel fin p.6 Fig : Graphique du diamètre en fonction de l'énergie, gros sel p.6 Fig : Graphique de comparaison entre le sel fin et le gros sel p.7 Fig : Schéma de la profondeur du cratère et de l'énergie du projectile p.8 Fig : Photo p.10 Fig : Schéma du cache en carton p.10 Fig : Photo p.11 Fig : Schéma du positionnement des stroboscopes p.11 Fig : Dispositif du matériel p.12 Fig : Photo p.13 Fig : Photo p.13 Fig : Photo p.14 Fig : Ondes de sel p.15 Fig : morceau de trajectoire d'un grain de sel p.15 Fig : méthode pour relever les coordonnées des traces p.16 Fig : Exemple d'un tableau Excel p Programme Le détail du programme de la calculatrice Texas Instrument Voyage 200 que nous avons utilisé pour l'analyse de l'expérience deux. Le programme nous donnait la portée et l'angle, lorsque que nous entrions la vitesse selon x et y et la hauteur par rapport à la surface d'impact. :Prgm Nous avons utilisé l'éditeur de programme de la calculatrice dont voici l'icône à gauche. [...]

[...] On a donc une perte d'énergie mécanique progressive pour un gain d'énergie thermique. Fig : Répartition de l'énergie mécanique lors d'un impact. Il nous est difficile d'estimer l'énergie thermique crée lors de ces impacts à cause de la difficulté de mesurer la température dans un milieu granuleux. Au départ, nous ne pensions pas que les échanges de chaleur étaient aussi conséquents et donc nous ne nous sommes pas intéressés à cela. Nous avons dégrossi le sujet de la cratérisation avec nos moyens mais il reste encore bien des choses à découvrir. [...]

[...] Nous avons alors procédé aux lancés des billes avec le gros sel. Nous voulions utiliser une matière plus grosse que le sel fin de cuisine pour pouvoir peut-être observé des changements sur les mesures. Les cratères avec cet autre sel nous ont tout de suite semblé plus petits Mesures et analyse Après avoir reporté pour différentes masses et différentes hauteurs les trois différents diamètres, nous avons écrit tout cela dans des tableaux. Ceux-ci nous permettent de comparer facilement les différentes énergies avec tous les paramètres changés. [...]

[...] Les cratères alors plus petits et plus plats étaient difficiles à mesurer. Tout au long de cette petite expérience, d'autres idées d'expérimentations nous sont venues à la tête pour observer mieux les cratères formés et également les éjections de sel. Une idée par exemple, était de coupé en deux le cratère avec un objet transparent afin de voir la coupe du cratère, et de pouvoir ainsi mesurer la profondeur avec exactitude. Puis ainsi de suite, l'idée de colorer les grains de sel de différentes couleurs et de superposer de fines couches de ces sels pour voir quels grains étaient éjectés à quelle distance. [...]

[...] Nous combinons ensuite ce v0⋅sinθ avec l'équation 3.6 v0 sin θ = tan θ v0 cos θ On peut en tirer arctan (tan θ ) = θ Eq Nous avons calculé l'angle pour 13 des 93 trajectoires, et avons fait deux graphique, l'énergie en fonction de l'angle et la portée en fonction de l'angle E-07 énergie en joule 3.50 angle en degré Fig : Graphique de l'énergie en fonction de l'angle de la trajectoire. Nous avons remarqué qu'il n'y a pas de corrélation entre l'angle, la portée et l'énergie d'un grain. Nous avons donc également écarté l'importance de l'angle du reste de notre analyse. Nous avons gagner du temps car nous n'avons pas dû trouver de relation entre la portée et l'angle, ou de l'énergie et de l'angle Conservation de l'énergie Un des objectifs de l'expérience était également de comparer l'énergie du projectile et celle des éjectas. [...]