Bonjour,
Voici mon problème, je voudrais calculé "le poids d'une chute". Je m'explique :
Par exemple je me fais tomber ma tasse de café sur le pied d'une certaine hauteur, à l'impact quel poids je reçois sur le pied?
Ou encore on me tire dessus avec les petites sarbacanes de classe, quel poids je reçois sur le bras?
Je ne sais pas à quel niveau d'enseignement correspond ceci, je l'ai donc mis dans "expresso"
Merci et bonne journée
Edit Coll : forum modifié ; posté par un élève de terminale
Bonjour,
Plutôt que de poids, il vaut mieux parler d'énergie dissipée en peu de temps (le temps du choc).
A tout moment, le poids de la tasse de café reste le même.
L'énergie cinétique, elle, augmente. Elle vaut (1/2)mv². Elle s'exprime en joule.
C'est ça qui "fait mal".
De même, une voiture qui tape dans un mur: On imagine bien qu'il y a plus de casse si la vitesse est élevée.
Supposons que tu laisses tomber un objet de masse m d'une hauteur h.
En fin de chute, l'objet a une énergie cinétique égale à mgh (avec g l'intensité de la pesanteur).
Si m est en kg, h en m et G en N/m (ou ce qui est équivalent e, m/s²), E (l'energie) est exprimée en J (Joules)
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Exemple numérique, soit un objet de 50 g tombant d'une hauteur de 90 cm.
m = 0,05 kg ; h = 0,9 m et avec g = 10 N/kg, on trouve que l'énergie cinétique de l'objet à son arrivée au sol est de :
Ec = mgh = 0,05 * 10 * 0,9 = 0,45 J
Cela fait-il mal ????
Et bien c'est ici que le problème se complique un peu.
Exemple: si tu laisses tomber l'objet (exemple une tasse) sur un coussin ou sur le sol, le résultat risque d'être très fort différent.
a) sur un coussin :
Supposons que sous l'impact de l'objet, le coussin se déforme de 4 cm. (donc la tasse freine sur 4 cm).
On peut calculer la force moyenne F qui agit sur la tasse pour l'arrêter par Ec = F * distance
0,45 = F * 0,03
F = 15 N
C'est comme si la tasse avait du supporter pendant le choc 15/mg = 15/(0,05*10) = 30 fois son propre poids
Il est très probable que la tasse résiste sans casser.
b) sur le sol.
Si le sol est très dur, il ne va pratiquement pas se déformer et alors la force F que subira la tasse à l'impact sera presque infinie.
En effet, ici Ec = F * distance donne F = Ec/distance = 0,45/distance.
"distance" étant la déformation du sol et de la tasse. On a donc distance = quasi 0 et donc F --> infini.
Et crac la tasse est en mille morceaux.
En pratique, "distance" n'est pas nul, même si le sol est très dur, la tasse se déformera un peu ... mais si la déformation possible avant que la tasse ne casse est très petite (exemple 2 mm), la force moyenne à l'impact sera de F = 0,45/0,002 = 225 N.
Donc la tasse subirait une force moyenne à l'impact de 225/0,5 = 450 fois son propre poids.
Et la tasse étant (en général) incapable de supporter cette effort va casser. (sauf si c'est une tasse en plastique capable de se déformer beaucoup plus).
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Si la tasse te tombe sur le pied (au lieu du sol), le problème est similaire.
L'energie cinétique de la tasse doit se dissiper dans le pied.
Et si le tout est très peu déformable, (pied et tasse) et bien cela peut vraiment faire mal. Surtout si la tasse touche le pied sur une arête de la tasse, car l'énergie cinétique de la tasse doit alors se dissiper sur une toute petite partie du pied.
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Sauf distraction.
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