Je recommande l'exemple que j'ai déjà écrit ici, concernant les barres de chocolat et les micro-ondes, pas exactement ce que vous demandez mais de la physique pure tout de même: si cela ne se passe pas comme prévu, vous pouvez manger l'échantillon de test, qui estune rareté dans les expériences.

Le chocolat et la vitesse de la lumière

Le deuxième exemple (datapoint) est de mesurer la diminution du son lorsque l'air est extrait d'un conteneur, (idée de type cloche), à quel point c'est facile à mettre en place, je ne sais pas.Faire bouillir de l'eau dans de la vapeur à l'intérieur d'un récipient à parois solides produira un vide de plus en plus serré,

YouTube a beaucoup d'exemples, mais ils sont généralement plus dramatiques que des données.

L'expérience du pendule simple est très simple à réaliser, à partir de laquelle de nombreuses conclusions peuvent être tirées.Un objet comme une balle, comme une pomme, peut être utilisé comme poids en bas et une ficelle peut être attachée au bob.Vous pouvez essayer de changer les masses, la longueur de la corde et ensuite l'amplitude des oscillations.Cette expérience peut tirer beaucoup d’enseignements, et les données peuvent être collectées et tracées

I) Accélération due à la gravité sur des objets de poids différent

Aim:

Trouver une relation entre le poids de l'objet et le temps mis par l'objet pour atteindre le sol à partir d'une hauteur commune. Vous pouvez éventuellement tracer un graphique. En option, l'objectif peut aussi être de prouver que Aristote, 60 ans, a tort.

Apparatus requis:

• Chronomètre (horloge ou minuterie)
• Objets de test

Procédure:

• Trouvez un endroit approprié pour déposer des objets (hauteur commune).
• Avec le chronomètre dans une main et l'objet dans l'autre main, déposez l'objet de la hauteur commune et démarrez le chronomètre simultanément.
• Arrêtez l'horloge après que l'objet touche le sol.
• Répétez l'expérience trois fois pour chaque objet (expliquez à votre fils l'importance de prendre average)
• Notez les valeurs dans un tableau.

Résultat attendu

Le temps mis par un objet pour tomber de la même hauteur est indépendant de son poids.

Notes:

• Utilisez des objets lourds (pierres, roches; doivent être suffisamment lourds pour que la résistance à l'air soit négligeable)
• Assurez-vous que la hauteur commune à partir de laquelle les objets sont déposés est d'au moins 20 millions de dollars. Pour une hauteur de 20 millions de dollars, l'objet devrait théoriquement mettre 2 secondes à tomber. Pour une hauteur de 5 millions de dollars, l'objet ne prend qu'une seconde. Plus la hauteur est grande, mieux c'est.
• Vous pouvez utiliser un plan incliné pour démontrer le même concept, mais les forces de frottement peuvent commencer à causer des problèmes.

II) Relation entre poids / force et extension d'un ressort

Aim:

Pour trouver la relation entre l'extension d'un ressort et la force (poids) appliquée à la corde. Vous pouvez également trouver la constante de ressort du ressort.

Apparatus requis:

• Printemps (qui obéit à la loi de Hooke)
• Exemples de poids (utilisez des multiples d'un nombre; par exemple, 50 $ g $, 100 $ g $, 150 $ g $, 200 $ g $, 250 $ g $)
• Une casserole ou un porte-poids pour maintenir les poids
• Échelle de mesure longue

Diagramme:

Formula:

$$ F = -k \ Delta x $$ où $ F $ est la force appliquée sur le ressort, $ k $ est la constante du ressort et $ \ Delta x $ est l'extension.

Procédure:

• Suspendre le ressort à un support
• Fixez le support / la casserole au ressort
• Mesurer la longueur par défaut du ressort ($ l_0 $)
• Ajoutez du poids $ w_1 $ sur le cintre / la casserole
• Mesurez la nouvelle longueur du ressort ($ l_1 $)
• Ajoutez du poids $ w_2 $ sur le cintre / la casserole
• Mesurer la nouvelle longueur du ressort ($ l_2 $)
• Répétez les deux étapes précédentes pour les autres pondérations
• Enregistrer les données dans un tableau
• Pour chaque valeur de $ l_i $, calculez l'extension $ \ Delta L_1 = l_1 - l_0 $
• Tracez un graphique de l'extension (axe y) par rapport au poids (axe x)
• Calculez la pente du graphe (la pente du graphe est égale à $ \ frac {1} {k} $)

Résultat attendu:

Vous obtenez une ligne droite dans le graphique qui, si extrapolée, passe par l'origine. Cela montre que l'extension du ressort varie linéairement avec la force (poids) appliquée sur le ressort.

Notes:

• N'utilisez pas de poids très lourds. À part des lectures erronées, le ressort pourrait être définitivement endommagé.

Il existe une expérience intéressante et simple qui consiste à mesurer la longueur de son ombre à différents moments de la journée, et à vérifier si l'ombre la plus courte se produit réellement vers le midi nominal.C'est une chose amusante à faire en traçant à la craie de couleur le contour de l'ombre sur une allée ou dans la rue (si possible).Les adultes peuvent le faire avec leurs enfants, en comparant les longueurs d'ombre.

Selon le degré de sophistication que vous souhaitez obtenir, cela peut être combiné avec la mesure de la longueur de l'ombre d'autres objets, comme des arbres ou une maison ou un bâtiment à proximité.Utilisation d'un triangle similaire "à la Musgrave Ritual"

et la hauteur connue de votre fils, on peut déterminer à l'aide de ratios la hauteur du bâtiment ou de l'arbre.

Calcul de $ \ pi $:

Mesurez simplement le diamètre et la circonférence de plusieurs cercles que vous trouvez dans la maison (verres, bols, pneus, etc.).Calculez les rapports des circonférences et des diamètres des cercles et ils devraient planer autour de la même valeur de $$ \ pi = 3,141 .. $$

Mesure de la vitesse terminale

Procurez-vous quelque chose de léger comme les caisses à gâteaux en papier et déposez-les d'une hauteur.

Filmez leur chute avec un ruban à mesurer derrière eux.

Vous pouvez ajouter du poids (peut-être différents morceaux de blue-tac) et observer le changement de vitesse terminale.

Vous voudrez une distance assez longue pour que les caisses de cup-cake tombent si vous leur ajoutez un poids considérable, mais même de légers changements devraient vous donner des vitesses terminales différentes.

De cette façon, vous pouvez regarder les images en arrière et marquer l'heure à laquelle elles passent chaque marqueur de 10 cm. Cela introduit la vitesse = distance (10 cm) / temps (quelle que soit la longueur que vous avez mesurée), puis si vous comparez chaque vitesse différente, vous pouvez tracer une accélération. (Diminuer la distance que vous comparez - les 10cm - vous donnera plus de données et une mesure plus précise et vous donnera également une petite introduction à l'idée du calcul $ v = \ frac {dx} {dt} $ ).

J'espère que cela en contient suffisamment pour que votre fils trouve son niveau.

L'électricité a un bon potentiel pour des expériences attrayantes, et tant que vous restez avec du courant continu, le calcul est assez simple.De plus, la mesure des caractéristiques I – V (courant par rapport à la tension) ne nécessite qu'un simple multimètre.

Par exemple, vous pouvez montrer comment distinguer les LED de différentes couleurs en mesurant leur tension de seuil, ou calculer la température en mesurant la chute de tension de la diode.

Essayez quelques optiques.

• Vous pourriez présenter à votre fils le Law d'Snell et le concept de l'indice de réfraction. À l'aide d'un pointeur laser et d'une plaque de verre (ou d'un aquarium ou d'un vase), vous pouvez tracer un rayon lumineux entrant sur un morceau de papier et mesurer l'angle de réfraction avec un rapporteur. À partir de là, vous pouvez expliquer la densité optique et la fonction sin (x) (et sa relation avec un cercle). Essayez d'obtenir une réflexion interne totale et essayez-la avec différents matériaux (plastique, eau, verre, etc.) ou sources de lumière (pointeur laser vert et rouge). Une excellente configuration est présentée dans cette vidéo YouTube.

• Explorez l'équation lens. Trouvez une lentille (convexe) appropriée, une ampoule (avec filament, tube de mercure ou une matrice de LED) et un écran plat blanc (papier collé sur une couverture de livre, ne se plie pas) et essayez de trouver une position où l'écran s'affiche une image claire du filament de l'ampoule. Mesurez les distances entre la source lumineuse et l'objectif ($ o $) et entre l'objectif et l'image ($ i $). Définissez ces longueurs dans une relation (par exemple en les traçant) et déterminez la distance focale $ f $ de l'objectif à partir de celles-ci. La relation est donnée par $$ \ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f} $$ Expérimentez avec différentes distances, objets et lentilles. En savoir plus ici: Formation d'image par les lentilles et l'œil (hyperphysique)

• Expliquez l'optique des ondes de base en montrant interference d'un laser sur un CD. Brillez simplement avec un pointeur laser sur un CD, de sorte que la lumière réfléchie frappe un écran (par exemple un mur). Remarquez la symétrie des maxima; mesurer la distance qui les sépare. Trouvez la distance entre les rainures du CD à partir de la diffraction de Bragg. (Cela pourrait en fait être un morceau difficile de mathématiques et de physique à un tel âge, mais néanmoins assez fascinant et pas aussi évident que d'autres expériences optiques).

• Volez deux paires de lunettes 3D dans la salle de cinéma et découvrez polarisation.Utilisez le capteur de luminosité de votre téléphone, un tube de papier toilette * et le film polarisant dans les lunettes 3D pour mesurer l'intensité transmise à travers une couche du filtre.Ajoutez une deuxième couche et mesurez la transmission en fonction de l'angle entre les deux films.Tracez-le.Là encore, il peut être utile de tracer l'intensité par rapport au sinus de l'angle.À partir de là, vous êtes en mesure d'expliquer la nature ondulatoire de la lumière, comment elle a des composants électriques et magnétiques perpendiculaires les uns aux autres.Vous pouvez regarder différentes sources de lumière pour découvrir des sources polarisées (écrans LCD, etc.).En le combinant avec la première expérience, vous pourriez essayer de trouver l'angle de Brewster.(* le rouleau de papier toilette éloigne la lumière d'arrière-plan du capteur)

Vous pouvez construire un pistolet à bobine avec une batterie, deux interrupteurs, un condensateur et un inducteur: un tas de fil enroulé autour d'une paille. Un interrupteur charge le capuchon, un interrupteur décharge le capuchon à travers l'inducteur et le roulement à billes / le clou / tout ce que vous mettez à l'intérieur de la paille s'envole.

Schéma ici:

https://ericlippert.com/2013/04/09/tabletop-coilgun/

Cela se prête à de nombreuses expériences quantitatives possibles concernant la distance de projection du projectile:

• Le nombre d'enveloppes est-il important?
• La direction des enveloppements est-elle importante?
• La longueur du tube est-elle importante?
• Et si vous avez plusieurs batteries; doivent-ils être câblés en séquence ou en parallèle?
• Et si vous avez plusieurs plafonds? séquence ou parallèle?
• Que faire si l'angle d'élévation du tube est modifié? Quel angle maximise la distance projetée?

N'oubliez pas que les condensateurs chargés peuvent être dangereux; apprenez à les décharger en toute sécurité. Et portez des lunettes de sécurité lorsque vous lancez des roulements à billes dans la pièce!

Vous devriez être capable de faire un peu de choses sur la capacité calorifique de l'eau en utilisant juste une bouilloire électrique et un thermomètre numérique bon marché. (Une bouilloire en plastique bon marché est probablement la meilleure, et un thermomètre 0-100 n'est pas un thermomètre clinique).

Remplissez à moitié une bouilloire avec une quantité mesurée d'eau froide du réfrigérateur, mesurez la température au début, allumez l'électricité pendant peut-être dix secondes (chronométré), éteignez, tourbillonnez pour mélanger l'eau, attendez un peu, tourbillonnez à nouveau, mesurez la température . Répétez plusieurs fois jusqu'à ce que l'eau soit trop chaude pour être manipulée en toute sécurité. Graphique de tracé.

Pour une assez bonne approximation, l'énergie et l'élévation de température sont proportionnelles. Il est beaucoup plus difficile de déterminer dans quelle mesure ce n'est pas vrai, et si cela est dû à des fuites de chaleur à l'intérieur ou à l'extérieur lorsque l'eau devient plus chaude que la température ambiante, ou à cause du changement de l'eau elle-même lorsque il fait plus chaud. Les deux sont vrais.

Etude des erreurs expérimentales. Répétez avec plus d'eau froide. À quel point vos observations sont-elles reproductibles? Qu'est-ce qui peut les améliorer? Avec quelle précision un être humain peut-il regarder le temps de dix secondes sur "on"? (J'ai lu une fois dans un livre, 0,2s - BS! Je suis musicien. Arrondir les doigts de dix notes par seconde est un défi majeur, mais il est facile d'entendre si quelque chose est à un dixième de seconde du rythme - donc vous devrait être en mesure de savoir si les clics sur le switch sont précoces ou tardifs par rapport aux ticks de la montre, et cibler 0,05s sigma? Digression, ou une autre expérience à domicile?)

Vous pourriez donc être en mesure de repérer les changements de capacité thermique de l'eau à différentes températures. IIRC changement d'environ 0,75% entre 5 ° C et 40 ° C, le plus marqué à l'extrémité froide. Si vous pouvez commencer avec de l'eau à 1 ° C, c'est un changement de pourcentage un peu plus important. Pas facile à repérer avec un appareil aussi simple, mais peut-être juste possible.

Note de sécurité obligatoire: surveillez votre enfant (l'eau chaude est dangereuse, mais expliquez le danger, et laissez-le faire tourbillonner des bouilloires froides ou tièdes qui ne peuvent pas faire plus de mal que les vêtements et le sol mouillés. Savoir faire des expériencesla sécurité est importante. J’ai déjà été plus près de me suicider que je n’aime me souvenir, maintenant la leçon est arrivée.)

Et arrêtez si votre enfant s'ennuie.

BTW, il n'est pas difficile de construire un calorimiteur liquide à débit continu à la maison et de déterminer la capacité thermique variable de l'eau, mais ce serait probablement un peu trop compliqué pour le moment.