RAPPORT DE LABORATOIRE N O 1 MESURES ET INCERTITUDES

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1 Cégep du Vieux Montréal Cours : Mécanique 203-NYA-05 groupe : 1132 RAPPORT DE LABORATOIRE N O 1 MESURES ET INCERTITUDES Fait par : Albert Einstein Remis à : Emmanuelle Goulet Date de l expérience: le 29 janvier 2010 Date de remise du rapport : le 8 février 2010

2 Remarque : Le texte en italique s applique au laboratoire 1, à titre d exemple. Le reste du texte tente d expliquer chacune des sections du rapport. 1. But de l expérience Le but de l expérience est d apprendre à mesurer avec le pied à coulisse et le micromètre, de déterminer l incertitude sur les mesures et de s initier au calcul d incertitude. L atteinte du but se fera au moyen de la mesure des dimensions et la masse de deux objets de géométrie différente. 2. Cadre théorique Chaque fois qu on effectue une mesure expérimentale, on doit faire une ou plusieurs lectures à l aide d instruments d une certaine précision. La précision d un instrument affecte directement l incertitude absolue sur chaque lecture. Le fabricant de l instrument de mesure fournit les informations relatives à sa précision. Celles-ci figurent généralement sur l instrument lui-même. À l aide de la précision de l instrument, on peut évaluer la plus petite variation de mesure que l on peut obtenir avec l instrument. L estimation de la «vraie» valeur de la mesure passe par l évaluation de l incertitude expérimentale qui l accompagne, c est-à-dire le domaine dans lequel cette valeur se trouve, compte tenu des conditions dans lesquelles se déroule l expérience. 3. Schéma du montage et instrumentation On doit dresser une liste du matériel et des instruments de mesure utilisés lors des manipulations. On indique le nom de chaque instrument, son numéro de série et sa précision. L illustration schématique du montage de l expérience permet au lecteur de comprendre la démarche. Quand il n y a pas de schéma de montage comme tel, cette section peut se limiter à montrer un schéma des instruments de mesure utilisés s ils présentent un intérêt particulier dans le but de l expérience. Mécanique Rapport de laboratoire : guide page 2

3 4. Manipulation L objectif de cette section du rapport est de donner au lecteur les renseignements utiles pour qu un expérimentateur puisse reproduire l expérience dans des conditions semblables. 5. Résultats Les résultats proviennent de mesures ou de calculs. Ils sont présentés sous la forme de tableaux et de graphiques. Les résultats bruts des mesures (valeurs telles que lues sur le montage et les appareils) doivent toujours figurer dans le rapport. 5-1 Tableau Un tableau sert à présenter les résultats des mesures et des calculs. Chaque tableau doit porter un titre significatif et être identifié par un numéro. Des bordures appropriées assurent une bonne lisibilité. Chaque colonne doit comporter un en-tête indiquant le symbole de la grandeur (ou son nom), ses unités et, s il y a lieu, l incertitude sur la valeur. Les variables sont ordonnées de gauche à droite (ou de haut en bas), en partant des données ou mesures brutes (telles que relevées sur le montage) et en allant vers celles donnant résultats les plus élaborés (obtenus sur des abaques ou transformés par des calculs); c est-à-dire en partant des variables indépendantes (causes ou réglages) et en allant jusqu aux variables dépendantes (fonctions, conséquences ou résultantes). Sous le tableau, dans la légende, vous précisez la signification de chaque variable (symbole) en précisant si elle représente une grandeur mesurée ou calculée. Dans ce dernier cas (calcul), l expression qui a permis de calculer le résultat doit être indiquée. La légende devrait aussi préciser la valeur de certaines constantes utilisées dans les calculs ainsi que les conditions d expérimentation qui pourraient avoir de l influence sur les résultats. Un tableau typique est représenté ci-dessous. Mécanique Rapport de laboratoire : guide page 3

4 Exemple de tableau des mesures et résultats Symbole des grandeurs Tableau numéroté. Titre significatif des mesures ou résultats qui y figurent. Pas d unités dans le titre. Lectures brutes Valeurs recalculées Frontière entre valeurs brutes et valeurs calculées Tableau 1 Chute libre d'une bille Position x et vitesse v à différents instants t x t v (1/30) s cm 10-3 s 10-2 m/s ± 0,2 ± ,0 00,0 1 0,5 33, ,2 66, , , , , t: instant mesuré ( incertitude négligeable) x: position mesurée v: vitesse calculée v = (x2 - x1) / (t2 - t1) température ambiante (23,5 ± 0,5) oc diamètre de la bille (2,5 ± 0,1) cm Unités (l usage des préfixes est recommandé ex : 25 µa et non 0, A) Incertitude absolue Légende : définition des symboles et, si la grandeur est calculée, expression du calcul. La définition des symboles peut aussi se faire dans le titre. 5-2 Observations expérimentales Exemple : La température au temps 4 a été faussée car La bille semblait difforme. On a dû reprendre les mesures car Commentaires qualitatifs Mécanique Rapport de laboratoire : guide page 4

5 5-3 Graphiques Comme pour les tableaux, chaque graphique doit comporter un titre significatif et être identifié par un numéro. Le titre devrait se situer dans la marge la plus large. Les axes doivent être tracés et gradués. Les échelles doivent être bien divisées (1, 2 ou 5 unités ou sous-unités par division). Les grandeurs représentées sur les axes doivent être identifiées de manière précise en indiquant au moins leur symbole et en incluant les unités. Les valeurs des données sont portées sur le graphique, de préférence, sous la forme de croix (+) aux branches parallèles aux axes; ou de marques (ronds, carrés, triangles, ) s'il y a plusieurs courbes. Une légende sert à identifier les courbes lorsqu il y en a plus d une. Exemple d un graphique 10 8 Graphique 1: Tension V en fonction du courant I pour une résistance Numérotation et titre significatif du graphique Identification et graduation des axes V(V) I (ma) Points jamais reliés entre eux Courbe tracée manuellement selon la tendance N.-B. : - Les graphiques peuvent être faits avec Excel ou sur du papier millimétrique. PAS DE GRAPHIQUES SUR DU PAPIER QUADRILLÉ ORDINAIRE. - Toute équation non pertinente ne doit pas figurer sur le graphique. - La pente peut y apparaître lorsque requis. - En général, ne pas placer les graphiques en annexe. Mécanique Rapport de laboratoire : guide page 5

6 5-4 Calculs Cette partie présente les équations ayant servi aux calculs. Il faut donner un exemple de vérification numérique de calcul. Sauf avis contraire, utiliser la première ligne du tableau pour l exemple numérique. Un exemple détaillé de chaque type de calcul, y compris le calcul d incertitude, doit figurer dans cette section. 6. Discussion Cette partie du rapport est généralement l une des plus importantes. C est l interprétation et l explication de la signification des résultats. Elle contient les commentaires et remarques sur les résultats et leur incertitude. 6-1 Remarques sur les résultats (analyse et réponse aux questions) Il faut placer ici les observations et les remarques sur le comportement du sujet de l expérience. Cela peut apporter la confirmation d une théorie, son infirmation ou bien des précisions sur les limites de sa validité. Par exemple, les courbes qui sont droites permettent de dégager des constantes caractéristiques du comportement observé (la pente) ou des valeurs particulières (abscisse ou ordonnée à l origine); dans d autres cas de courbes, un maximum ou un minimum est un point remarquable. 6-2 Validité des résultats : incertitudes On doit ici comparer les résultats entre eux ou avec les valeurs attendues ou admises dans les ouvrages de référence. L évaluation des incertitudes joue un grand rôle dans une confrontation entre l expérience et la théorie. Elle doit figurer dans la discussion car une marge d incertitude affecte toujours la mesure des valeurs et donc, la représentation d un phénomène par une formule mathématique. 6-3 Critique Après la comparaison, il faut critiquer la méthode expérimentale. On doit porter un jugement approprié sur la précision de la méthode employée. On discutera souvent des causes d erreur en indiquant dans quel sens elles influencent le résultat. On doit aussi dégager la cause d erreur la plus importante. Mécanique Rapport de laboratoire : guide page 6

7 7. Conclusion Cette dernière partie représente la synthèse de l expérience et un résumé de la discussion indiquant dans quelle mesure les résultats sont utilisables et conformes au but fixé. Une conclusion n est pas un lieu pour exprimer ses émotions (comme «notre expérience a été un succès total» ou encore «nous avons trouvé cette expérience plaisante et enrichissante» ). Mécanique Rapport de laboratoire : guide page 7

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