Force de Laplace
Nous sommes si habiles à prévoir les forces mécaniques qui nous entourent, et pourtant, qu'un conducteur parcouru par un courant se mette en mouvement au cœur d'un champ magnétique reste un concept qui en a laissé plus d'un perplexe.
Contexte
Au travers des millénaires, l'humanité a dû s'adapter à son environnement, affinant ses sens et développant des capacités particulièrement remarquables dans son rapport aux forces qui l'entourent.
Hélas, la physique n'a aucune raison de se plier à notre conception du monde.
Dès le XIXᵉ siècle, elle révéla l'existence de forces d'une nature radicalement différente : les forces électromagnétiques.
Le but de ce projet est de donner un sens concret à ce qu'on appelle la force de Laplace.
Démarche
Concevoir et construire un circuit de Laplace dans lequel une bille peut adopter un mouvement continu, sous l'action combinée d'un générateur de courant et d'un champ magnétique. Pour cela, nous avons crée un circuit de Laplace circulaire, dans lequel une bille peut tourner indéfiniment.
Principe
On utilise un rail de Laplace conçu par le lycée (il y a plus de 20 ans) afin de tester expérimentalement cette force, d'expression : F = l*I*B
Cette adaptation soulève cependant des défis techniques considérables :
• Comment maintenir un contact électrique permanent avec une bille en mouvement ?
• Comment créer un champ magnétique suffisant, adapté à la géométrie de notre circuit, et à ses limites ?
• Face aux imperfections inévitables (conducteur imparfait, géométrie approximative), comment adapter notre conception aux contraintes du réel ?
1. Choix des matériaux
Notre premier défi a été de choisir les matériaux du circuit.
Nos choix se portaient sur 3 critères : la densité, la conductivité, et le prix.
