Energie cinétique, poids masse et crash test comment lui expliquer ?

[misterhyde]

bonjour à tous,

que répondre à un jeune qui cherche à comprendre le commentaire suivant d'un crash test :

"à 70km/h un adulte de 60kg pèse 1,8 tonnes"

Comment vulgariser à son intention E=1/2 mV2,.... comment lui expliquer la "combine " , je n'ose écrire la formule, permettant en simplifiant, de "calculer"en fonction de la vitesse (en m/s) ce que l'on appelle ici le "poids"(en kg) à l'impact à partir du poids à l'arrêt..??
Je sais que cela va faire grincer des dents les scientifiques ....que la masse n'est pas le poids...etc..etc ...mais pour être compris de certains, il est parfois nécessaire de simplifier à l'extrème.....en attendant la maturité et l'acquisition d'un savoir plus élaboré...
Merci pour lui!

[JPL]

Cela ne veut rien dire. Le "poids" apparent est fonction de l'accélération, donc à vitesse uniforme cette affirmation n'a aucun sens.

[misterhyde]

Cela ne veut rien dire. Le "poids" apparent est fonction de l'accélération, donc à vitesse uniforme cette affirmation n'a aucun sens.

Si je peux me permettre...A l'impact, la vitesse devient nulle..et n'est donc plus "uniforme"..!!

Quant à cette affirmation "qui n'a aucun sens"..elle n'est pas de moi....mais elle a cependant un certain sens, imagé, certes, et assez peu scientifique...je l'ai annoncé..mais elle est suffisamment courante....pour mériter une explication peut être simpliste, mais claire, à l'intention d'un gamin de 12 ans, curieux et désireux de comprendre...de la part d'un esprit "éclairé...tant il est vrai que "ce qui se conçoit bien s'énonce clairement"....mais tu n'es sans doute pas l'élu??

[Coincoin]

Salut,

je n'ose écrire la formule, permettant en simplifiant, de "calculer"en fonction de la vitesse (en m/s) ce que l'on appelle ici le "poids"(en kg) à l'impact à partir du poids à l'arrêt..??

Pourrais-tu donner cette formule ? Je suis très curieux de la connaître, car pour moi, comme l'a dit JPL, la citation n'a aucun fondement scientifique.

[misterhyde]

Salut,Pourrais-tu donner cette formule ? Je suis très curieux de la connaître, car pour moi, comme l'a dit JPL, la citation n'a aucun fondement scientifique.

J'ai écrit "donnez moi la "combine", je n'ose écrire la "formule", pour signifier par ce terme un peu vulgaire de "combine" par opposition au noble terme "formule" que j'étais conscient du caractère peu scientifique, "stricto sensu", de la forme de ma demande d'éclaircissement à l'intention, je le répète d'un gamin de 12 ans au niveau duquel il faut accepter de se mettre pour en être compris!
La vraie formule, que j'ai rappelée, est celle de Einstein, E=1/2 mC2, qui ne doit pas être inconnue sur ce forum...mais il est hors de question aujourd'hui de présenter ce gamin à Einstein, plus tard, peut être, car il est curieux, et donc, je pense, intelligent!!
Un vrai scientifique comprendra évidemment parfaitement le sens de ma question et comme je sais ,pour en avoir fréquenté un certain nombre, que les vrais "grands" sont en général modestes, il ne "tirera pas en touche" en disant qu'elle "n'a pas de sens" mais descendra tout de suite de son piédestal pour arriver au niveau du gamin qui le sollicite... et lui répondre simplement et gentiment....alors, inutile de brasser de l'air...attendons qu'il passe par la, OK??

[JPL]

D'abord Einstein n'a rien à faire ici. Ensuite Einstein ce n'est pas E=1/2mc².
Ta première formule avec 1/2mv2 était bonne mais la formulation correcte devrait être : l'énergie cinétique d'un homme de 60 kg lancé à 70 km/h est égale à celle d'une masse de 1,8 tonnes tombant d'une hauteur de... j'ai la flemme de calculer.

[Ouk A Passi]

Bonjour,

Je pense qu'il s'agit simplement du théotrème de l'énergie cinétique
(énergie en joules).

Pour un enfant de 12 ans, je propose une approche un peu fausse,
mais très accessible, car ne faisant appel qu' des notions simples:

Pour enfoncer un clou dans une planche, il faut un marteau.
La tête du marteau a une masse de 200 grammes.

Si je tiens le clou verticalement contre la planche, et que je pose le marteau dessus,
il ne va rien se passer.
Di je pose sur le clou un marteau de 200 kilogrammes, la probabilité pour que le clou
s'enfonce est importante (attention aux doigts, tout de même!).

Si je reprends mon petit marteau de 200 g et que je le manie vivement,
je vais aussi parvenir à enfoncer le clou.

Le petit marteau à qui on communique une vitesse aura autant d'énergie (cinétique)
que le gros marteau possède du fait de son poids (énergie potentielle).

Ah, zut, je n'ai parlé que d'énergie!

[Coincoin]

Un vrai scientifique comprendra évidemment parfaitement le sens de ma question et comme je sais ,pour en avoir fréquenté un certain nombre, que les vrais "grands" sont en général modestes, il ne "tirera pas en touche" en disant qu'elle "n'a pas de sens" mais descendra tout de suite de son piédestal pour arriver au niveau du gamin qui le sollicite... et lui répondre simplement et gentiment....alors, inutile de brasser de l'air...attendons qu'il passe par la, OK??

Je ne sais pas ce qui te rend si agressif (mais peut-être n'est-ce qu'une impression). Figure-toi qu'il y a de nombreux "vrais scientifiques" sur ce forum, beaucoup faisant aussi de l'enseignement. Pour moi, un "vrai scientifique" te dira clairement que la phrase "à 70km/h un adulte de 60kg pèse 1,8 tonnes" est fausse. Il n'y a pas à tergiverser, ce serait antiscientifique de se forcer à lui donner un sens. Le gamin de 12 ans ne comprendrait pas, à juste titre, pourquoi il ne se sent pas peser plus d'une tonne quand il est en voiture. Le plus important dans la science, ce ne sont pas les métaphores impressionnantes, mais la rigueur et la curiosité.

Ce qu'on peut expliquer au gamin, c'est que dans le cas d'un choc, l'énergie est d'autant plus grande que les objets sont lourds (mieux vaut rentrer dans une mobylette que dans un semi-remorque) et que la vitesse est grande (demande-lui s'il préfère se prendre un mur en marchant ou en courant). Pour illustrer ça, le mieux est de comparer à une hauteur de chute : une vitesse de 70 km/h correspond à tomber d'une hauteur de 20m. C'est l'image utilisée par une campagne de prévention pour la sécurité routière qui montrait des gens tomber d'un immeuble.
D'un point de vue pédagogique, je pense qu'il est bon de réfléchir ensemble pour trouver des images parlantes. En tant que physicien, je suis incapable de savoir directement ce que représente 1000 joules d'énergie cinétique, mais je m'imagine ce que peut représenter un melon lancé à la vitesse d'une voiture sur autoroute... Donc si je discutais de science avec un gamin de 12 ans, l'effort que je ferais serait de convertir tous mes chiffres en image intuitive (Feynman racontait que son père était ainsi : il lui expliquait que la taille d'un dinosaure correspondait à une bête qui arrivait jusqu'à la fenêtre de l'immeuble et dont la tête passe à peine par la fenêtre, ce qui est beaucoup plus marquant que de parler en dizaines de mètres...)

[misterhyde]

Je ne sais pas ce qui te rend si agressif (mais peut-être n'est-ce qu'une impression). Figure-toi qu'il y a de nombreux "vrais

OUI, et impression fausse.....!! Facétie du net!!!

Merci à ceux qui se sont donnés le mal de répondre (dommage pour celui qui a "eu la flemme"..) mais...
.....je reformule la question à la manière du gamin:

*si le corps de 70kg percute à 60km/h le plateau d'une balance, elle indiquera quel chiffre, cette balance, car elle indiquera bien un chiffre,non??...et je confirme quand même que dans tous les écrits de vulgarisation à propos notamment des crash tests...il est courant de lire: le cerveau qui pèse 2kg en pèse 300 à l'impact à telle vitesse.....etc etc....ce qui illustre bien, et c'est le but, je suppose, les raisons traumatiques de l'explosion des organes comme écrasés "par leur propre poids"......, je poursuis

*qu'indiquerait le plateau de la balance contre lequel serait appuyé le pilote d'un certain poids dans sa centrifugeuse

*qu'indiquerait le plateau de la balance qui aurait été à la place de la baie vitrée de la télécabine qui a cédé sous l'impact d'un skieur d'un certain poids qui est passé au travers et s'est tué pour y avoir été projeté à une certaine vitesse par un copain en chahutant...?

comment les "vulgarisateurs" extrapolent-ils la réalité scientifique de E=1/2mV2...pour en arriver à des chiffres dans lesquels il y a bien "quelque chose" de parlant, sinon de scientifiquement irréprochable??

Je suis sur qu'un prof de physique puisqu'il y en a sur ce forum, est à même de répondre.....non??
Ouk A passi y était presque mais ...sa pudeur l'a empêché de convertir l'énergie en poids....
à quelle vitesse le marteau de 200g aurait-il autant d'énergie (cinétique, okok) pour enfoncer le clou qu'enfonce le marteau de 200kg grace à son énergie( "potentielle" okok!)...

Allez soyez sympas...répondez à ces questions simples, maintenant que j'ai bien "enfoncé le clou"...et avant que je ne devienne..."marteau"

[mach3]

si le corps de 70kg percute à 60km/h le plateau d'une balance, elle indiquera quel chiffre, cette balance, car elle indiquera bien un chiffre,non??

ca dépend de la balance... c'est pourquoi on ne peut pas se baser la dessus. Il faudrait trouver un moyen de stopper la propagation galopante de cette idée sur le poids des choses à une vitesse donnée qui n'a rien de physique. Et c'est pas parce que c'est rabâché partout que ça a une quelconque valeur de vérité.

Ce qui fait des dégâts c'est l'accélération, pas la vitesse. Imagine toi projeté sur un mur en béton ou sur un bloc de mousse à 100 km/h tu verras la différence. Le résultat est totalement différent et pourtant au moment du contact avec le beton ou la mousse tu avais la même vitesse. Cela démontre que la vitesse n'est pas le bon paramètre à considérer. La différence elle est où? dans la décélération que tu subis au contact. Un mur en béton ne se déformera pratiquement pas lors de l'impact, la décélération sera très forte, en revanche le bloc de mousse va se déformer très fortement, absorbant l'énergie du choc, la décéleration sera lente.

m@ch3

[misterhyde]

ca dépend de la balance..

Décidément , je n'ai pas l'esprit scientifique...car je ne comprends pas pourquoi "ça dépend de la balance"!!

Ce qui fait des dégâts c'est l'accélération, pas la vitesse.

accélération, décélération, c'est la même chose, non??Un avion qui se crashe au sol a des dégats et pourtant il n'accélère pas...ou je n'ai encore rien compris?? La science n'est pas mon fort

Imagine toi projeté sur un mur en béton ou sur un bloc de mousse à 100 km/h tu verras la différence.

Mais les deux variables qui m'intéressent sont le poids du corps projeté, et sa vitesse lors de l'impact sur un obstacle qui doit être une constante donc qu'il ne faut pas faire varier si on veut "scientifiquement" comparer ce qui est comparable...
Que vient faire la mousse ici??Il faut évidemment considérer un obstacle et un arrêt absolus...et je n'ai pas besoin de beaucoup d'imagination pour réaliser qu'un matelas est moins vulnérant qu'un bloc de béton, et ça n'a en l'occurence aucun intérêt...sinon celui de compliquer inutilement et de noyer le poisson..!

Il ne faut pas que je désespère....la réponse viendra.....on envoie quand même des sondes sur mars, et au delà.......mais je ne vais pourtant pas téléphoner à la NASA pour leur demander si un poids qui tombe sur le plateau d'une balance fait bouger son fléau...

[mach3]

Décidément , je n'ai pas l'esprit scientifique...car je ne comprends pas pourquoi "ça dépend de la balance"!

ça dépend des propriétés mécanique de la balance. De sa capacité à absorber le choc dépendra la décélération du corps et la force qui sera appliquée sur la balance, et donc le poids qu'elle affichera.

Une balance indique le poids converti en kilogrammes (parce que c'est plus pratique), mais elle devrait l'indiquer en Newton qui est l'unité de mesure d'une force. La force c'est la masse multipliée par l'accélération. Le poids d'un objet d'une masse de 10 kilogrammes sera 10x9,8 = 98 Newtons (9,8 est l'accélération de la pesanteur).

Pour se rendre compte que le poids affiché par la balance ne dépend pas de la vitesse, il suffit de l'emmener dans un ascenseur et de s'y peser. Quelque soit la vitesse de l'ascenseur, tant qu'il n'accélère ni ne décélère elle indiquera le même poids. Le poids affiché dépend de l'accélération et de la masse, pas de la vitesse.

accélération, décélération, c'est la même chose, non??Un avion qui se crashe au sol a des dégats et pourtant il n'accélère pas...

oui c'est la même chose au signe près, j'ai dit décélération pour appuyer sur le fait qu'il y a accélération négative dans le cas envisagé. Quand un avion se crashe au sol il décélère brutalement (sa vitesse passe de beaucoup a rien du tout en très peu de temps).

Mais les deux variables qui m'intéressent sont le poids du corps projeté, et sa vitesse lors de l'impact sur un obstacle qui doit être une constante donc qu'il ne faut pas faire varier si on veut "scientifiquement" comparer ce qui est comparable...
Que vient faire la mousse ici??Il faut évidemment considérer un obstacle et un arrêt absolus...

on ne peut pas faire de prédiction sur la décélération d'un objet contre un obstacle sans avoir de détails sur l'obstacle et sur l'objet. Lors du choc l'énergie cinétique va être dissipé sous forme de déformation. Selon la vitesse et l'amplitude de déformation (qui dépendent des propriétés mécanique des matériaux), la décélération sera douce ou violente (mousse/beton).

Par ailleurs il est impossible de considérer un arrêt instantané : cela signifie une décélération infinie (on passe d'une vitesse a pas de vitesse en un temps nul), donc une force infinie.

Tout ce qu'on peut se limiter a faire c'est pour un couple objet/obstacle donné réfléchir sur comment la décélération va évolué en fonction de la vitesse. L'énergie cinétique qui devra être dissipé sera d'autant plus grande que l'est la vitesse, les déformations seront donc beaucoup plus forte.

Il ne faut pas que je désespère....la réponse viendra.....on envoie quand même des sondes sur mars, et au delà.......mais je ne vais pourtant pas téléphoner à la NASA pour leur demander si un poids qui tombe sur le plateau d'une balance fait bouger son fléau..

je ne désespère pas non plus que tu finisses par comprendre qu'on ne mesure pas une vitesse avec une balance

m@ch3

[JPL]

accélération, décélération, c'est la même chose, non??Un avion qui se crashe au sol a des dégats et pourtant il n'accélère pas...ou je n'ai encore rien compris?? La science n'est pas mon fort

La décélération, dans les formules de la mécanique, c'est une accélération avec le signe moins devant. Concernant l'avion, tout ce qui tombe en chute libre tombe selon un mouvement uniformément accéléré. C'est juste un peu plus compliqué pour l'avion parce qu'il y a aussi en général la composante de son mouvement propre initialement à peu près horizontal.

Mais les deux variables qui m'intéressent sont le poids du corps projeté, et sa vitesse lors de l'impact

Tu confond masse et poids. Ce qui est important c'est : quelle est l'énergie cinétique de l'objet au moment du choc et en combien de temps est-elle absorbée ? Comme on te l'a fait remarquer, si elle est absorbée instantanément (mur rigide) cela fait de gros dégât, mais si elle est absorbée progressivement (matelas de mousse) les dégâts seront moindre. C'est d'ailleurs pour cela que l'avant des voitures est conçu pour se déformer lors de l'impact. Cela ne vaut pas un matelas de mousse, mais cela absorbe une partie de l'énergie cinétique. De la même façon il vaut bien que ta tête cogne un airbag que le pare-brise.

dans tous les écrits de vulgarisation à propos notamment des crash tests...il est courant de lire: le cerveau qui pèse 2kg en pèse 300 à l'impact à telle vitesse

Cela est de la mauvaise vulgarisation, désolé.

Décidément , je n'ai pas l'esprit scientifique...car je ne comprends pas pourquoi "ça dépend de la balance"!!

Eh oui...

La meilleure réponse est :

Pour illustrer ça, le mieux est de comparer à une hauteur de chute : une vitesse de 70 km/h correspond à tomber d'une hauteur de 20m.

[Coincoin]

accélération, décélération, c'est la même chose, non?

Oui. Ce qu'on appelle "accélération" en physique, c'est une variation de la vitesse. Une augmentation de la vitesse donne une accélération positive. Une diminution de la vitesse donne une accélération négative.

Que vient faire la mousse ici??Il faut évidemment considérer un obstacle et un arrêt absolus.

Si tu considère que l'arrête est instantané, alors la force est infinie ! Même si la question est simple, la réponse est loin d'être évidente. Tout dépend du temps que va durer le choc, donc de la façon dont les objets se déforment. Ce qui compte c'est le produit de la force par le temps.
Si tu tombes sur un matelas moelleux, il va se déformer et t'accompagner dans ta chute. Le choc est très long, donc la force est très faible. Au contraire, un mur de béton va donner un choc très bref et donc une force très grande.
Donc la force que tu ressentiras lors du choc ne dépend pas que de ta vitesse mais aussi de tous les détails du choc. C'est par exemple pour ça que les fabricants de voitures font des voitures qui se déforment bien en cas d'accident. Ça permet de limiter la décélération ressentie par le passager.

EDIT Argh... pour une fois, c'est moi qui me fait griller... et en beauté !

[ù100fil]

Décidément , je n'ai pas l'esprit scientifique...car je ne comprends pas pourquoi "ça dépend de la balance"!!





accélération, décélération, c'est la même chose, non??Un avion qui se crashe au sol a des dégats et pourtant il n'accélère pas...ou je n'ai encore rien compris?? La science n'est pas mon fort



Mais les deux variables qui m'intéressent sont le poids du corps projeté, et sa vitesse lors de l'impact sur un obstacle qui doit être une constante donc qu'il ne faut pas faire varier si on veut "scientifiquement" comparer ce qui est comparable...
Que vient faire la mousse ici??Il faut évidemment considérer un obstacle et un arrêt absolus...et je n'ai pas besoin de beaucoup d'imagination pour réaliser qu'un matelas est moins vulnérant qu'un bloc de béton, et ça n'a en l'occurence aucun intérêt...sinon celui de compliquer inutilement et de noyer le poisson..!

Il ne faut pas que je désespère....la réponse viendra.....on envoie quand même des sondes sur mars, et au delà.......mais je ne vais pourtant pas téléphoner à la NASA pour leur demander si un poids qui tombe sur le plateau d'une balance fait bouger son fléau...

Pour pouvoir communiquer il me semble qu'il faut savoir faire aussi quelques petits efforts de compréhension !...

Votre démarche de communication me semble assez maladroite voir à la limite de la provocation gratuite.

Bien Cordialement,
Patrick