Chocs 5000 g

[invitee213ab05]

Bonjour,
Travaillant dans l'horlogerie, il est courant de tester nos montres à un choc de 5000 g.
Il est admis que 5000 g correspond à un choc lorsqu'on laisse tomber sa montre d'une hauteur de 1 m sur du bois dur.
Sans entrer dans les détails du calcul, comment peut-on arriver à ce résultat de 5000 g ?
5000 g représente une accélération (m/s²). Pourquoi caractériser un choc par une accélération ?

En cherchant un peu sur le web, je suis arrivé à une force d’impact : Force d'impact = Energie cinétique / distance (ou côte) de déformation du sol. Cette force étant en newton, comment obtenir un résultat en fonction de g (en m/s²) ?
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[Etrange]

Salut,

Un choc est une accélération. Plus elle est importante, plus le choc est violent. Une montre, ou tout autre objet, qui percute un obstacle verra sa vitesse varier d'une certaine quantité dans un temps très court. Pour obtenir la valeur de l’accélération il me semble que le plus fiable est de réaliser l’expérience avec des capteurs sous une planche de bois et une montre. En mesurant la force maximale appliquée sur la planche lors du contact on peut déduire l’accélération maximale connaissant la masse de la montre. En effectuant une chronophotographie de la scène on peut aussi obtenir une valeur. On mesure la vitesse au moment de l'impact, on mesure le temps d'impact et on déduit l’accélération subie égale à la variation de vitesse divisée par la durée du contact. Il existe sans doute des méthodes intégralement analytiques qui permettent de déterminer cela en fonction des caractéristiques de matériaux.

La force appliquée a un objet est directement proportionnelle à son accélération. Il s'agit de la deuxième loi de Newton : F=ma où m est la masse de l'objet.

[invitee213ab05]

Merci pour la réponse.
Je comprend un peu mieux pourquoi on parle d'accélération pour quantifier un choc.
Mais est-ce juste (ou faux) de dire que Force d'impact = Energie cinétique / déformation de la planche (en m).
Ensuite on applique la formule F=ma et on en déduit a ?
Ex : pour un objet dont la masse est 0.05 kg, on le laisse tomber d'une hauteur h=1 m et le bois se déforme de d=0.0002 m :
vitesse : v=√(2.g.h)=√(2x9.81x1)=4.42 9 m/s
Energie cinétique : Ec=(1/2).m.v²=(1/2)x0.05x4.429²=0.49 N.m (ou J)
Force de l'impact : Fi=Ec/d=0.49/0.0002=2451.663 N
Accélération : a=Fi/m=2451.663/0.05=49033.25 m/s² soit 5000 g

Je ne suis pas du tout sur de la force d'impact. J'ai trouvé cette formule sur le net.
Qu'en pensez-vous ?

[Jaunin]

Bonjour, Testo666,
Encore bienvenu sur le foru de Futura-Sciences.
Avez vous accès à la norme HIHS 91-20 sur la définition de chocs linéaires type pour les composants de montre-bracelet.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.unimecsa.ch/tools/Ressour...D=149&subCatID=

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite50625854]

J'imagine...
Une acceleration moyenne se calcul ainsi :
VjusteAvantChoc/TempsDuChoc

Comme il n'existe aucun corps parfaitement rigide, la duree du choc est toujours >0.

Epotentiel = m.g.h = 10.m (dans l'exemple donnee)
Ecinetique = Epotentiel = 10.m = 1/2 m v*v =====> v=racine(20) = 3.31*1.4 m/s = 5 m/s ?

Donc la duree de choc est de 5/5000 = 1e-3 s

Mais j'aime pas trop cette vision des choses, car exprimer en g sous entends que l'accelaration est appliquée partout (comme la gravite). Dans le cas d'un choc c'est beaucoup plus compliquer. Les g que prenne les composant proche de l'endroit du chocs sont beaucoup plus elevee que les autres... C'est d'ailleurs pourquoi les degats se localise a l'endroits du choc...

Ca reste un bon moyen pour tester des montres...

[LPFR]

Merci pour la réponse.
Je comprend un peu mieux pourquoi on parle d'accélération pour quantifier un choc.
Mais est-ce juste (ou faux) de dire que Force d'impact = Energie cinétique / déformation de la planche (en m).
Ensuite on applique la formule F=ma et on en déduit a ?
Ex : pour un objet dont la masse est 0.05 kg, on le laisse tomber d'une hauteur h=1 m et le bois se déforme de d=0.0002 m :
vitesse : v=√(2.g.h)=√(2x9.81x1)=4.42 9 m/s
Energie cinétique : Ec=(1/2).m.v²=(1/2)x0.05x4.429²=0.49 N.m (ou J)
Force de l'impact : Fi=Ec/d=0.49/0.0002=2451.663 N
Accélération : a=Fi/m=2451.663/0.05=49033.25 m/s² soit 5000 g

Je ne suis pas du tout sur de la force d'impact. J'ai trouvé cette formule sur le net.
Qu'en pensez-vous ?

Bonjour.
Votre calcul est bon.
La formule pour la force égale à énergie/déformation est aussi correcte. Elle donne une force moyenne en la supposant constante pendant la durée du choc.

En cette matière je vous conseille de suivre les indications de Jaunin (que je salue). Vous pouvez lui faire entière confiance.
Au revoir.

[invitee213ab05]

Merci pour toutes ces informations.
Je possède effectivement la norme NIHS 91-20.
Je viens de la parcourir, elle défini la durée du choc (0.25 ms pour un choc de 5000 g), et une variation de vitesse (7.81 m/s).
Dans mon cas, si je fais v/a, j'obtiens : 4.429/5000=0.000886 s, ce qui fait 0.88 ms (3.5 fois plus grand que la norme NIHS).

[Jaunin]

Bonjour, Testo666,
La norme 91-10 concernant le mouton pour simuler un choc d'une chute de 1[m] sur du bois dur avec une vitesse de 4.43 [m/s].
La norme 91-20, c'est la chute "accidentelle" de la montre sur n'importe quel sol, la salle de bains, carelage doit nous donner 8000 [g].
C'est fait avec une machine à choc linéaire, avec des capteurs piézo, la courbe page 3 nous montre le temps et il est pris sur la largeur de la "sinusoïde" et même plus.
Où avez vous trouvé la déformation du bois dur 200 [micron]
La norme 91-30 c'est pour quand vous "applaudissez" et que vous avez une montre bracelet.
Cordialement.
Jaunin__

[invitee213ab05]

Bonjour Jaunin,
J'ai pris la valeur de 200µm pour que mes calculs arrivent à une accélération de 5000 g.
Dans mes calculs, j'arrive en effet à une vitesse de 4.43 m/s (4.429 m/s exactement) pour une hauteur de 1m (quelque soit la masse).
Je n'avais pas vu tout ça dans la norme NIHS.
Merci pour ces explications.

[invite8ecedd5b]

Bonjour,

Le calcul effectué par testo666 est bien un calcul de décélération moyenne ?
(energie à dissiper sur une distance d).

C'est probablement pour ça qu'il ne trouve pas des valeurs correspondant à NIHS qui sont des accélération max.

A vérifier