Collision frontale de véhicules

[invite266567ca]

Bonjour,
j'ai posé la colle suivante à mon entourage, qui est bien éduqué: si deux véhicules de masse et de vitesse égale entrent en collision (ex: 1tn. à 100km/h) frontale, les conséquences de l'impact à chacun des deux véhicules seront respectivement les mêmes que si chacun de ces véhicules était entré en collision frontale avec un mur. Sachant que les deux forces opposées s'annulent.
A ma surprise, et ce venant de gens qui ont une éducation en physique, mes amis m'ont assuré que la force serait multiplié par deux et donc que les dégâts seraient plus important que lors d'une collision avec un objet immobile.
J'ai eu beau prendre des exemples variés: boules de billard sur plans inclinés, vecteurs, petis dessins, etc... Rien n'y a fait.
Donc j'ai besoin d'un avis d'autorité en la matière, soit pour m'éduquer ou soit éclairer mes amis sans qu'ils puissent en douter.
D'avance merci.
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[invite477a5682]

Bonjour,
j'ai posé la colle suivante à mon entourage, qui est bien éduqué: si deux véhicules de masse et de vitesse égale entrent en collision (ex: 1tn. à 100km/h) frontale, les conséquences de l'impact à chacun des deux véhicules seront respectivement les mêmes que si chacun de ces véhicules était entré en collision frontale avec un mur. Sachant que les deux forces opposées s'annulent.
A ma surprise, et ce venant de gens qui ont une éducation en physique, mes amis m'ont assuré que la force serait multiplié par deux et donc que les dégâts seraient plus important que lors d'une collision avec un objet immobile.
J'ai eu beau prendre des exemples variés: boules de billard sur plans inclinés, vecteurs, petis dessins, etc... Rien n'y a fait.
Donc j'ai besoin d'un avis d'autorité en la matière, soit pour m'éduquer ou soit éclairer mes amis sans qu'ils puissent en douter.
D'avance merci.

bonjour, je ne suis pas un avis d'autorité, ni autorisé, mais prenez le raisonnement suivant.
Il y a des degats lors d'un accident car il faut evacuer l'energie (cinetique) du vehicule.
il y a donc deformation de materiaux (...) pour absorber cette energie.
Si 1 vehicule rentre dans un mur, il y a l'energie d'un vehicule.
Si 2 vehicules se recontrent, il y a l'energie de ces 2 vehicules, donc 2 fois plus d'energie si meme vitesse et poids. Cela fait donc plus de degats...

Au fait, avez-vous vu le resultat du crash test d'une petite voiture et d'un gros SUV (toutes les 2 avec 5 etoiles de classement de securite) fait par l'ADAC ?

[invité576543]

Si 2 vehicules se recontrent, il y a l'energie de ces 2 vehicules, donc 2 fois plus d'energie si meme vitesse et poids. Cela fait donc plus de degats...

Oui. Ca fait deux fois plus de dégâts. Comme il y a deux voitures et que chacune prend la moitié des dégâts, ça fait autant de dégâts par voiture que contre un mur.

Cordialement,

[invite266567ca]

Oui bien sûr, dans la pratique il y aura plus de dégâts, mais ce n'est pas le résultat de la physique impliquée dans une collision frontale, c'est plutôt du ressort du nombres de variables ancillaires impliquées dans une situation réélle. Pour prendre un autre exemple: une voiture contre un tank (un mur qui se déplace...) A paramètres égaux,la différence entre la situation où cette voiture entre en collision avec le tank immobile et celle où elle entre en collision avec le tank allant à 10,20,30 km/h etc. et que cela se passera plus tôt relativement à la vitesse du tank.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite64e915d8]

Il y a plus élémentaire :

Posons les deux voitures A et B et un mur M.

L'observateur A fait les deux expériences.

Il roule à 50 km/h vers le mur, donc pour lui, le mur se rapproche à 50 km/h.

Si les deux voitures roulent l'une vers l'autre, l'observateur A voit une voiture se rapprocher à 100 km/h (on négligera les effets relativistes)

Donc logiquement l'impact est plus important quand les deux voitures sont en mouvement.

Avec un calcul on a :

énergie libérée avec le mur : E = (1/2)mv² = 9.65*10^4 J
énergie libérée lorsque les deux voitures sont en mouvement : E = (1/2)mv² = 3.86*10^5 J

Donc l'énergie libérée est même 4x plus importante (énergie libérée proportionnelle au carré de la vitesse)

[invité576543]

Il y a plus élémentaire :

Energie libérée avec le mur : E = (1/2)mv² = 9.65*10^4 J
énergie libérée lorsque les deux voitures sont en mouvement : E = (1/2)mv² = 3.86*10^5 J

Donc l'énergie libérée est même 4x plus importante (énergie libérée proportionnelle au carré de la vitesse)

Eh non. Ca ne marche pas comme ça...

L'énergie est relative, elle dépend du référentiel choisi.

Il est nettement plus simple de prendre dans les deux cas le repère sol, repère dans lequel tout est immobile après le choc.

Dans le premier cas, l'énergie mesurée dans le repère terrestre est mv²/2 et dans le second le double, mv².

Dans le raisonnement cité, le deuxième calcul (avec la vitesse double) n'est pas fait dans le repère terrestre, mais dans celui d'une des voitures. Ce repère "continue" à v après le choc, ou, vu autrement, les voitures collisionnées continuent dans ce repère à une vitesse v, et l'énergie cinétique correspondante n'est pas passée dans le choc. Et, o miracle, elle fait exactement 2(mv²/2), ce qui ramène l'énergie dissipée dans le choc à la valeur obtenue dans le repère terrestre : m(2v)²/2 - 2mv²/2 = mv²

Cordialement,

[invite266567ca]

pas mal,
mais que l'observateur A voit l'autre véhicule se rapprocher à 100Km/h ne veut pas dire que le sien vient d'accélérer. il roule toujours à 50km/ h, simplement la collision arrive plus rapidement que si le véhicule B était immobile. Cependant les dégâts sur le véhicule B seront moins important que s'il était en mouvement, mais A en est toujours au même point.

[invite6b3af4d0]

Un choc de face entre deux voitures identiques roulant respectivement à 50 km/h est équivalent à un choc à 50 km/h entre une voiture et un mur parfait (ie indéformable, immobile, qui "redonnera" toute l'énergie cinétique à la voiture), ou à un choc entre une voiture à 100 km/h et une voiture immobile (enfin avant le choc), identique et déformable.

Pour le montrer un bilan énergétique suffit, il faut bien penser à la symetrie du problème quand on considère les deux voitures.

[invite266567ca]

Un choc de face entre deux voitures identiques roulant respectivement à 50 km/h est équivalent à un choc à 50 km/h entre une voiture et un mur parfait (ie indéformable, immobile, qui "redonnera" toute l'énergie cinétique à la voiture), ou à un choc entre une voiture à 100 km/h et une voiture immobile (enfin avant le choc), identique et déformable.

Pour le montrer un bilan énergétique suffit, il faut bien penser à la symetrie du problème quand on considère les deux voitures.

mise à part la deuxième partie de votre réponse, je suis d'accord avec vous. Cependant où pourrais-je trouver, en Français, une réponse claire et simple d'une institution faisant autorité ou respectée de façon à convaincre mes amis.
Merci

[invité576543]

Le forum physique de Futura Sciences est une institution respectée et qui devrait(?) faire autorité

Cordialement,

[invite6b3af4d0]

Heu oui pour ma seconde partie effectivement ce n'est pas du tout équivalent, je raconte n'importe quoi

[invite64e915d8]

Eh non. Ca ne marche pas comme ça...

L'énergie est relative, elle dépend du référentiel choisi.

Il est nettement plus simple de prendre dans les deux cas le repère sol, repère dans lequel tout est immobile après le choc.

Dans le premier cas, l'énergie mesurée dans le repère terrestre est mv²/2 et dans le second le double, mv².

Dans le raisonnement cité, le deuxième calcul (avec la vitesse double) n'est pas fait dans le repère terrestre, mais dans celui d'une des voitures. Ce repère "continue" à v après le choc, ou, vu autrement, les voitures collisionnées continuent dans ce repère à une vitesse v, et l'énergie cinétique correspondante n'est pas passée dans le choc. Et, o miracle, elle fait exactement 2(mv²/2), ce qui ramène l'énergie dissipée dans le choc à la valeur obtenue dans le repère terrestre : m(2v)²/2 - 2mv²/2 = mv²

Cordialement,

Ah bah autant pour moi, dsl pour l'erreur

[invite266567ca]

Le forum physique de Futura Sciences est une institution respectée et qui devrait(?) faire autorité

Cordialement,

je n'en doute pas autrement je ne serais pas ici. Cependant j'ai besoin de quelque chose d'imparable. Pour tout vous dire il y a un dîner à la clef, et mes potes, même si certains sont diplômés (ex:en chimie) ils sont d'une mauvaise foi épouvantable.

[invite6b3af4d0]

Tentative de démo propre :

Cas 1 : choc frontal de deux voitures
Energie cinétique apportée par chacune des voitures : (1/2)mv²
Energie totale du choc : mv²
Par la symétrie du problème, chacune des voitures reçoit autant d'énergie pour leur déformation respective, soit (1/2)mv² de nouveau.

Cas 2 : choc avec un mur
Energie cinétique apportée par la voiture : (1/2)mv²
Energie apportée par le mur : 0 => énergie totale du choc : (1/2)mv²
En supposant que le mur est indéformable, il ne reçoit AUCUNE énergie du choc.
La voiture reçoit donc bien (1/2)mv², comme pour le cas précédent.

Tu peux dire à tes potes que je suis étudiant en physique si tu veux

[invite61201712]

je n'en doute pas autrement je ne serais pas ici. Cependant j'ai besoin de quelque chose d'imparable. Pour tout vous dire il y a un dîner à la clef, et mes potes, même si certains sont diplômés (ex:en chimie) ils sont d'une mauvaise foi épouvantable.

Bonsoir,
personellement je pense que les dégats dépendent de l'énergie disssipée lors de l'impact dans ce cas divisée en deux car répartis entre chaque voitures , soit lma réponse précedemment donnée
la logique est le meillleur moyen de persuasion sinon un livre de physique élémentaire fera aussi l'affaire selon moi (niveau lycée)
Cordialement

[invité576543]

si certains sont diplômés (ex:en chimie) ils sont d'une mauvaise foi épouvantable.

En sciences, on argumente. S'ils n'amènent pas d'arguments, c'est plus que de la mauvaise foi. S'ils amènent des arguments, qu'ils soient mis dans cette discussion, on se fera un plaisir des les analyser.

Cordialement,

[invite266567ca]

merci à tous de votre aide.
je vous promet de revenir bientôt avec une colle VRAIMENT juteuse sur la relativité générale.
A bientôt

[invite786a6ab6]

... où pourrais-je trouver, en Français, une réponse claire et simple d'une institution faisant autorité ou respectée de façon à convaincre mes amis.
...

Si la réponse de Michel (mmy) ne convaint pas tes amis, il vaut mieux passer à un autre sujet de conversation. Tu peux tout de même tenter encore de leur faire imaginer qu'il y a une grande feuille de papier entre les deux véhicules au moment de l'impact. Par raison de symétrie, la feuille subira la même pression sur ses deux faces et ne bougera pas d'un millimètre, elle agit donc comme un mur parfait. Tout se passe comme si deux voitures heurtaient en même temps un mur parfait. Il y a deux morts au lieu de un, uniquement parce qu'il y a deux voitures, mais l'état de marmelade de chaque pilote sera le même. Si ils ne sont pas convaincus, qu'ils fassent l'expérience.

[invite266567ca]

Si la réponse de Michel (mmy) ne convaint pas tes amis, il vaut mieux passer à un autre sujet de conversation. Tu peux tout de même tenter encore de leur faire imaginer qu'il y a une grande feuille de papier entre les deux véhicules au moment de l'impact. Par raison de symétrie, la feuille subira la même pression sur ses deux faces et ne bougera pas d'un millimètre, elle agit donc comme un mur parfait. Tout se passe comme si deux voitures heurtaient en même temps un mur parfait. Il y a deux morts au lieu de un, uniquement parce qu'il y a deux voitures, mais l'état de marmelade de chaque pilote sera le même. Si ils ne sont pas convaincus, qu'ils fassent l'expérience.

Malheureusement, elle n'a pas convaincue. En fait le ton est beaucoup monté. Comme je vous l'ai dit la mauvaise foi est reine, chacun ne voulant voir que la partie de la réponse de MMY qui lui donnait raison, quitte à la tordre un peu. Quand à l'exemple de la feuille de papier j'en ai proposé de similaires (ex: un doigt) pour expliquer la différence entre la dissipation d'énergie concernant les deux véhicules et la force totale de l'impact. Mais rien n'y fait. Il faut absolument que je trouve le moyen de clore le débat, car cela est entrain de devenir une vraie bataille rangée. Incidemment vous seriez surpris d'entendre les fondements justifiant les prises de position de gens entrainés dans la discussion du fait de leur affirmation de capacité en physique, ceci dans le but d'éclaircir, ex: "bon sens" Enfin on s'amuse bien quand même si pour autant je n'aimerais pas me retrouver dans un vaisseau spatial ou un navire en difficulté avec ces personnes...

[invité576543]

(...)

Est-ce qu'il y a accord sur l'idée que les dégâts sont mesurés par l'énergie dissipée dans chaque voiture, et le désaccord porte sur le calcule de l'énergie?

Ou au contraire, une autre donnée physique est évoquée pour la mesure des dégâts?

Cordialement,

[invité576543]

Autre approche :

est-ce le même désaccord que sur un problème proche (mais différent) que je rapporte tel que je l'ai vu la première fois :

Dans l'expérience de la sphère de Magdebourg, il a fallu huit chevaux au total pour séparer la sphère, quatre de chaque côté. Si la sphère avait été attachée d'un côté à un arbre, combien aurait-il fallu mettre de chevaux de l'autre côté pour la séparer?

(Dans cette question, il n'est question que de forces, on ne peut pas faire de calcul d'énergie. C'est juste une question de compréhension de ce qu'est une force.)

Cordialement,

[invite266567ca]

pour répondre à tous: il n'y a pas de point spécifique d'argumentation. Nous sommes dans l'irrationnel: il s'agit de ne pas perdre la face. C'est à dire qu'au fur et à mesure des explications l'argument change de façon à dire:"je ne suis pas d'accord sur ce point" donc tout le reste est faux quelque soit la conclusion. C'est un vieux problème... Il ne s'agit plus de physique mais d'anthropologie. C'est pour cela que je vais me ranger à l'avis exprimé plus haut de laisser tomber pour la paix du groupe. Je trouverai la consolation dans l'expérience de mes ancêtres qui ont su fermer leur gueule quand le savoir d'un seul outrepassait celui d'un groupe et menaçait sa tranquillité. Il n'y a rien ici qui sauvera ce monde de toutes façons...

[invité576543]

(...)

Faut pas être pessimiste. Souvent ça bouillonne au début, puis avec le temps (bien plus qu'une soirée) la température descend, les idées décantent et l'accord se fait, sans nouvelle discussion.

C'est une raison pour continuer à donner des arguments rationnels, il sont entendus mêmes si pas acceptés...

Expérience psychosociales : avez-vous poser la question de la sphère de Magdebourg, et vérifier s'il y a corrélation (i.e., réponse 4 chevaux <-> mêmes dégâts pour les voitures, et réponse 8 chevaux <-> dégâts supérieurs pour les voitures) ?

Cordialement,

[invite477a5682]

Un choc de face entre deux voitures identiques roulant respectivement à 50 km/h est équivalent à un choc à 50 km/h entre une voiture et un mur parfait (ie indéformable, immobile, qui "redonnera" toute l'énergie cinétique à la voiture), ou à un choc entre une voiture à 100 km/h et une voiture immobile (enfin avant le choc), identique et déformable.

Pour le montrer un bilan énergétique suffit, il faut bien penser à la symetrie du problème quand on considère les deux voitures.

Donc, en etant strict, etant donne qu'un mur parfait n'existe pas, on peut affirmer qu'un choc entre les 2 voitures fera plus de degat a chaque voiture car un mur quelconque va absorber une partie du choc.

Peut-on estimer la difference (en energie absorbee) entre un mur reel et un mur parfait "standard" ?

[invite266567ca]

Donc, en etant strict, etant donne qu'un mur parfait n'existe pas, on peut affirmer qu'un choc entre les 2 voitures fera plus de degat a chaque voiture car un mur quelconque va absorber une partie du choc.

Peut-on estimer la difference (en energie absorbee) entre un mur reel et un mur parfait "standard" ?

Evidemment, il ne s'agit ici que d'un exercice théorique. Les véhicules devraient être absolument identiques en masse et performances, conduits respectivement par êtres identiques de masse, perception et reflexes égaux et les conditions environnementales identiques à la molécule d'air près (et d'autres paramètres que je ne vous ferais pas l'insulte de vous énumérer). Ces conditions ne seront jamais réunies dans notre réalité présente.Il n'y a pas de mur "parfait" car il n'y a pas de matériau avec un indice d'absorption cinétique (déformation) égal à zéro pour le construire.

[invite786a6ab6]

...
Peut-on estimer la difference (en energie absorbee) entre un mur reel et un mur parfait "standard" ?

C'est effectivement le seul point sur lequel il peut y avoir discussion. La structure des voitures moderne est étudiée pour subir une déformation progressive qui limite la décélération, si bien que le choc au niveau du mur n'est pas si énorme que ça et seule une faible partie de l'énergie sera absorbée par ce mur. Difficile de quantifier cette énergie absorbée par le mur, mais je ne serais pas étonné qu'elle ne dépasse pas 5 %. Pour ce qui est de la quantité de mouvement transférée au mur, elle peut être aussi faible qu'on le souhaîte, il suffit d'augmenter la masse du mur.
Le physiciens qui envoient des particules sur des cibles fixes ou au contraire font se collisionner deux faisceaux circulant en sens opposé, connaissent bien ce problème, mais ce qu'ils cherchent à faire c'est produire une énergie de collision maximale, le sort individuel de chacune des particules ne les intéresse pas.

[invité576543]

Pour ce qui est de la quantité de mouvement transférée au mur, elle peut être aussi faible qu'on le souhaîte, il suffit d'augmenter la masse du mur.

la quantité de mouvement est transférée à la Terre à 100% dans tous les cas, quelle que soit la qualité du mur. Sauf à le mettre en orbite sous le choc Je pense qu'on peut prendre l'hypothèse que tout est immobile par rapport à la Terre quelques instants après le choc, ce qui répond à toute considération sur la quantité de mouvement.

Le physiciens qui envoient des particules sur des cibles fixes ou au contraire font se collisionner deux faisceaux circulant en sens opposé, connaissent bien ce problème, mais ce qu'ils cherchent à faire c'est produire une énergie de collision maximale, le sort individuel de chacune des particules ne les intéresse pas.

Mais dans ce cas là le débat sera si l'énergie de collision est deux fois ou quatre fois l'énergie cinétique de chaque particule. Un facteur deux serait suffisant pour préférer la collision à deux faisceaux, mais j'imagine bien que nombre de personnes vont dire que le gain est un facteur 4...

Cordialement,

[invite786a6ab6]

....mais j'imagine bien que nombre de personnes vont dire que le gain est un facteur 4...
Cordialement,

Et ils n'auront raison dans certains cas. Ca dépend de la cible fixe. Si une particule ayant une vitesse V heurte une particule de même masse mais fixe, la quantité de mouvement se répartira de façon égale entre les deux particule et l'énergie de collision sera quatre fois moindre qu'en cas de collision frontale de deux particules de même masse mais allant l'une vers l'autre à la même vitesse.

[invité576543]

Et ils n'auront raison dans certains cas. Ca dépend de la cible fixe. Si une particule ayant une vitesse V heurte une particule de même masse mais fixe, la quantité de mouvement se répartira de façon égale entre les deux particule et l'énergie de collision sera quatre fois moindre qu'en cas de collision frontale de deux particules de même masse mais allant l'une vers l'autre à la même vitesse.

C'est vrai qu'une particule ce n'est pas un mur.

Le gain dépend donc de la masse de ce qui est heurté, facteur 4 si même masse, facteur entre 2 et 4 si masse supérieure. OK.

D'une certaine manière, dans la question initialement posée, la voiture ne heurte pas un mur, mais la Terre, et c'est parce que la masse de la voiture est négligeable devant celle de la Terre que la collision donne les mêmes dégâts que deux voitures identiques en choc frontal!

Avec un gros camion sur la planète du Petit Prince, ce ne serait pas pareil...

Cordialement,

PS: Cela veut dire aussi que ce n'est pas exactement la même énergie, il y a un facteur (1+m/M) qui fait une différence avec m la masse de la voiture et M la masse de la Terre...

[invite1241a388]

Imaginons que les véhicules soient équipes de ressorts de compression en guise de pare-chocs. Contre le mur, le ressort va se compresser pour absorber l'énergie cinétique, la convertir en énergie potentielle puis la restituer sous forme d'énergie cinétique à nouveau (la voiture va rebondir, en somme). Entre 2 véhicules, chacun équipé d'un ressort, le résultat sera le même si ce n'est que chacun des ressorts à se déformer, et que chaque véhicule repartira comme il est arrivé.
Le point sensible : quelle compression du ressort de chaque voiture dans chacun des cas ? La même bien sûr (l'énergie du "choc" est doublée, mais ELLE EST RÉPARTIE ENTRE LES 2 RESSORTS !). Les compressions de chacun ressorts étant égales dans les 2 cas, et la force exercée par un ressort étant proportionnelle à sa compression, on en déduit que les forces subies dans les 2 cas sont égales. CQFD

PS : invité576543 a tout dit dans sa réponse...