La Chute Décore

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Conservation de mouvement canin

Saviez-vous que les animaux de la race canidé avaient un aussi beau profil aérodynamique ? Ce beau spécimen noir semble le découvrir à ses dépens, vu le magnifique vol plané qu’il subit de manière bien involontaire. De même, sans le vouloir (ou peut-être que si, au fond) il permet d’illustrer un phénomène physique, connu sous le terme de conservation de la quantité de mouvement.

Reprenons les faits. Dans ce qui semble être une attraction improvisée, en tout cas sans norme de sécurité qui plairaient à l’Union Européenne, un long toboggan est installé. Il y coule un peu d’eau, pour favoriser accélération en descente d’un vieux rafiot de fortune. Le voici qui déboule, sous le regard béat d’une troupe de fidèles sur le côté. A son bord, il semble y avoir là encore de l’excès dans les normes, avec la présence de deux humanoïdes, et un très large cygne noir gonflable (ou très bien dressé). Cet ensemble rafiot+humains+cygne forme un tout, du point de vue de son moment cinétique. C’est à dire la multiplication de sa masse m et de sa vitesse v, que l’on nommera “P”.

                   P(rafiot) = m(rafiot) * v(rafiot)

Vient ensuite la star du jour, le chien noir (comme le cygne, coïncidence ?). Lui n’a aucun moment. Ni de répits, ni cinétique. En effet alors qu’il se jette avec enthousiasme sur la piste, il s’arrête pour voir à sa droite débouler (trop tard) le canot humano-cynoïde. Sa vitesse est nulle, et donc sa quantité de mouvement cinétique également.

               P(chien) = m(chien) * v(chien) = 0

C’est le choc. Heureusement pour notre amis à quatre pattes, le rafiot en plastique absorbe bien l’impact et ne causera pas de blessure. En revanche il l’absorbe tellement bien qu’il lui permet de transmettre son énergie cinétique ! Or la quantité de mouvement totale est conservée, si bien que l’on arrive à cette équation :

    L’ensemble  P(chien) + P(rafiot) se conserve => P = m(rafiot)*v(rafiot) + m(chien)*v(chien)

Après le choc, une partie de l’énergie du rafiot passe dans le chien. Le rafiot ne perd pas de masse, uniquement un peu de vitesse. Cette vitesse doit devenir celle du chien.  Or,

                              m(rafiot) > m(chien)

Donc,

                              v’(chien) > v’(rafiot)

C’est pourquoi notre fier canidé s’envole avec bien plus d’élan que le rafiot humano-cynoïde ! Il tombe donc très logiquement selon Sieur Newton plus loin dans l’étang que le petit rafiot, qui s’empresse de lui porter secours. Le chien et sauf, la physique aussi.

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Réaction du support et énergie cinétique

La plage. Son sable fin, la douceur du chant des vagues, c’est le décor idéal pour filmer vos exploits acrobatiques. Ici la jeune prodige s’élance avec grâce. Elle prend un élan, c’est à dire de la vitesse, et donc la création d’une énergie cinétique. Voyons comment elle sera dissipée ! Tout d’abord, elle lance ses bras en l’air avant d’impulser un mouvement de rotation de son corps. Hélas, cette jeune championne semble trop confiante et a pris la grosse tête ! On voit qu’en plein vol, sa tête se stabilise l’espace d’un instant, au lieu de décrire un cercle pour repartir vers le haut. Cette légère pause entraîne un ralentissement du mouvement de sa jambe gauche, par ailleurs mal positionnée. Celle-ci vient se bloquer comme un piquet dans le sol, et stoppe brutalement le mouvement de l’ensemble du corps qui devient statique. Or, l’énergie cinétique ne se dissipe pas totalement. Celle de la jambe droite reste intacte : elle file droit vers le sable en décrivant une belle courbe. Hélas, au lieu d’être utilisée pour achever le salto, elle n’a d’autre choix que de rebondir par la réaction du support, le sol. Elle repart donc en trajectoire opposée, pendant que le corps de la gymnaste, vidée d’impulsion cinétique, file vers le sol par la force gravitationnelle. La jambe achève sa trajectoire par un ultime affront, en revenant droit dans la figure de la malheureuse.

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Centre de gravité perturbé

Tout corps possède un centre de gravité. Un point fictif, résultat de la somme de l’attirance gravitationnelle réduit en un seul point. Prenez la Terre : le centre de gravité se situe en son centre. Pour un être humain en revanche, la somme est plus complexe. Sur une personne se tenant bien droite, il faut compter l’attraction sur le crâne, sur les jambes, sur les fesses, sur les bras... bref partout ! Chez un individu adulte, le centre de gravité se situe plus ou moins à la moitié du corps (57% de la hauteur pour un homme, 53% chez une femme, du fait des différences de bassins/épaules/jambes). Chez un enfant en revanche, de l’âge de notre amateur de lanternes, le centre de gravité est bien plus haut. A cet âge la tête se développe plus vite que le reste du corps, et surtout les jambes. La différence de masse est telle que le centre de gravité remonte, et la moindre inclinaison du corps vers l’avant peut déséquilibrer le fragile équilibre du corps.

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Troisième loi de Newton

“L'action est toujours égale à la réaction ; c'est-à-dire que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et de sens contraires. “ - 3ème loi de Newton -

Newton avait beau mal connaître le surf lorsqu’il écrivit sa troisième loi en 1687, il n’en demeure pas moins qu’elle s’applique formidablement ici. La vidéo débute pas un joli mouvement pratiquement uniforme. La dame, tout heureuse de ramer sur une planche en compagnie de son chien (allez savoir pourquoi), se rapproche du rivage à faible vitesse. C’est alors que Roxy (appelons le/la ainsi) a la belle idée de sauter d’un bond sur la rive. Ses pattes appuient donc sur la planche afin de le propulser. Sur terre tout irait bien, il y a peu de chance que la planète tourne dans l’autre sens pour compenser. Sur l’eau en revanche l’histoire est toute autre : la planche de surf n’est fixée sur rien. La force du saut de Roxy est donc dirigée dans le sens inverse : la planche file droit en opposition du chien. La madame sur sa planche n’a pas le temps de comprendre que subitement le sol se dérobe sous ses pieds, comme si on allumait à pleine vitesse un tapis roulant sous elle. Plutôt que de suivre le mouvement, elle rajoute au contraire du mouvement sur la planche, précipitant sa chute. Moralité : chien aux abois, tasse tu boiras.

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Vecteur linéaire et moment angulaire

Il est réconfortant de voir de jeunes physiciens en action ! Ou bien des inconscients assez chanceux... Quoiqu’il en soit, l’idée est la bonne. Le garçon de droite part sur un simple salto. Soit un mouvement purement vertical, dans son axe tête-pied. Pendant ce temps, son ami à gauche le projette selon un axe horizontal. Étant donné que sa poussée a lieu lors que son camarade est en l’air, il parvient à avoir suffisamment de force pour le lancer sur l’autre container. L’addition des deux forces permet donc ce salto à la fois horizontal et vertical, sans pour autant faire la toupie ! Bravo à ces acrobates !

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Relativité restreinte dans un métro

Pauvre hère. S’il avait suivi quelques cours de physique fondamentale il n’aurait pas sauté. Ou différemment !

Analyse :

L’individu force l’ouverture des portes d’un métro en marche, qui file donc à une vitesse élevée (on va dire un bon 30km/h). Puis il saute, croyant que comme dans les films d’Hollywood il va atterrir de manière stable sur le sol. Hélas la physique ne fonctionne pas comme ça mon pauvre ami ! Prenons la relativité restreinte, qui dit que deux systèmes en mouvement sont équivalents. Ainsi on peut dire que le métro file à 30km/h par rapport au sol, ou que le sol file à 30km/h par rapport au métro. Du coup lorsque notre bonhomme saute depuis son métro “statique” de son point de vue, il atterrit sur un tapis roulant en mode hardcore. Vous avez déjà essayé ? Si oui vous pouvez lui transmettre votre adresse de chirurgien esthétique du nez. Parce que là il va y avoir du boulot.

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Transition de mouvement linéaire en angulaire

Bienvenue à toi qui tombe ici, Ceci est l’essai d’une page dédiée à la physique et aux chutes des corps, vu qu’ils décorent bien (/joke). L’idée est de rire d’erreurs des autres tout en analysant un peu la physique en question ! Alors voici pour ce premier post. Analyse:

L’homme s’avance, il fonce : il gagne ainsi de l’énergie cinétique, de la vitesse comme on dit. Puis il saute et atterrit sur une surface glissante : il perd donc tout contrôle sur son freinage, et c’est là que ça devient drôle. Car en face se trouve une barrière, dans laquelle ses jambes viennent se cogner. Résultat : le bas du corps est stoppé, mais pas le haut. Or toute cette énergie emmagasinée doit être évacuée -> le mouvement devient une rotation de haut en bas. De plus le choc des jambes sur la barrière entraîne une réaction pile dans le bon sens pour accentuer la chute. Bref, c’est le plongeon.