Evaluation de la résistance de matériaux plastiques - fiabilité de mesures

[Lilipou1506]

Bonjour,

Je me permets de poster ici afin de solliciter votre aide.
En effet, je suis restauratrice de peintures et à l’heure actuelle, je suie une sixième année de recherche.
Cette dernière a pour but de tester la résistance chimique de différents matériaux plastiques à l’action que quatre solvants que sont: l’alcool éthylique, l’iso-octane, le cyclohexane et le White-Spirit® D40.
J’ai donc effectué un test qui a eu pour but de mesurer la masse d’un échantillon avant immersion dans le solvant et juste après sa sortie du bain. Chaque échantillon ont été baignés dans les quatre solvants et, il y avait en tout, cinq échantillons.
Le but de cette expérience étant de jauger de la possible réactivité du matériau plastique à un ou plusieurs solvants.
J’ai donc obtenu deux valeurs: M1 et M2 en grammes. M1 correspondant à la masse de l’échantillon non-testé et M2 à celle de l’échantillon après bain.
La masse M2 varie de celle de M1 en fonction de la réactivité du matériau face aux solvants.

Par la suite, j’ai calculé ΔM qui représente la différence de M2 par rapport à M1.
ΔT, quant-à-lui, correspond à ce même rapport/différence mais exprimé en pourcentage de hausse ou de baisse.

Parallèlement, j’ai calculé les différentes incertitudes absolues et relatives de mes mesures avant et après immersion. Pour ce faire, j’ai répété dix fois la prise de masse d’un seul échantillon afin de juger de la fiabilité de ma balance.
Les différentes données ont été répertoriées dans le deuxième feuillet.

La question qui se pose à moi aujourd’hui est la suivante: Quelles mesures M2 puis-je juger fiables ?
En effet, les variations entre M1 et M2 varient énormément (entre 0,01 pour le plus petit positif et 0,07 pour le plus grand positif) en fonction des différents matériaux et solvants testés et j’aurais voulu savoir à partir de quelle variation en grammes, je peux considérer que le solvant agit sur le plastique et cela en fonction des incertitudes absolues.

Je vous remercie par avance pour votre aide et n’hésitez pas à me dire si une de mes explications manque de clarté.

Je vous souhaite une bonne fin de dimanche.

Prise de mesures.jpg
Calcul incertitudes absolues et relatives.jpg
Julie
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[LPFR]

Bonjour.
Est-ce que vos mesures collent avec les données du fabricant du plastique ?
Quel est le temps pendant lequel vous laissez interagir les plastiques avec le solvant ?
Comment le séchez-vous ?
Au revoir

[Lilipou1506]

Bonsoir,

Tout d'abord merci pour votre réponse.

Concernant les données, certaines apparaissent correspondre aux données des fabricants d'autres non. Je citerai l'exemple du cyclohexane.
Par ailleurs, je préfère ne pas prendre en compte ces données dans mon expérience afin d'être parfaitement neutre dans mon évaluation.

Concernant le temps, les échantillons sont restés deux semaines entières immergés dans les bains de solvants. Pour être parfaitement honnête, quand j'ai ouvert chacun des contenants recevant les échantillons et le solvant (chaque échantillon était conservé dans un petit contenant individuel), certains étaient encore pleins alors que d'autres étaient vides.
En ce sens, il est fort probable qu'il ait eu évaporation (canicule sur Paris) ce qui, je me doute doit générer des erreurs de calculs mais également, certains des échantillons présentaient après la deuxième mesure, un fort taux d'absorption. Ce qui peut également expliquer ce dessèchement.

Enfin, avant d'effectuer la deuxième mesure, j'ai très légèrement épongé les échantillons avec du papier Sopalin. J'ai veillé à ne pas trop appuyer afin de limiter au maximum le phénomène d'absorption et que le solvant ne parte pas dans le papier.

J'espère que mes réponses sont assez claires et encore merci pour ton aide.

Une bonne soirée,

Julie

[LPFR]

Bonjour.
Merci. J’essayais de comprendre l’origine de la dispersion de vos mesures.
Pour tout vous dire, c’est l’ensemble de vos mesures qui me déplaît. Vous êtes en train de regarder des variations de masse qui se situent au niveau des incertitudes de votre balance.
Il aurait fallu utiliser, soit des masses de plastique plus importantes (dans les 15 g), soit une balance qui mesure au mg près. Il faut être sur que les variations que l’on mesure ne sont pas celles introduites par les incertitudes de la balance.

Le traitement statistique ne change rien. Surtout que les formules que vous utilisez ne sont valables que pou un échantillon gaussien. C’est à dire pour des dispersions dues uniquement au hasard. Ici les dispersons dues aux incertitudes de la balance (bruit électrique) sont peut-être gaussiennes. Mais celle dues aux différences d’interaction pour une même paire solvant-plastique ne le sont certainement pas.
Même le fait d’éliminer d’office les deux extrêmes est totalement injustifié. Ces mesures sont aussi bonnes ou mauvaises que les autres. Et une fois que vous avez éliminé les deux extrêmes, vous pourriez recommencer, car vous aurez à nouveau deux extrêmes.

Je pense que, à votre place, je recommencerais une série avec une balance plus sensible. Ça ne coûte pas bien cher :
http://www.ebay.fr/itm/Balance-Elect...kAAOSwjL5ZItf6
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lilipou1506]

Bonjour,

Tout d'abord merci d'avoir pris de votre temps pour réfléchir à mon problème d'incertitudes.

Concernant les mesures, il est fort probable que certaines variations de mesures observées entre m1 et M2 ne reflètent qu'une défaillance de ma balance et ainsi, qu'il n'y ai, dans la réalité, aucun changement d'état du plastique sous l'effet du solvant.

Et c'est ce point là que j'essaie de comprendre et d'expliquer.
En effet, si j'estime que l'incertitude sur mes mesures (m2) est de l'ordre de 0,02 grammes et t-il juste de penser que les variations (delta M) inférieures ou égales à cela sont négligeables et uniquement dues à une défaillance de mon matériel de pesée ?
Et en ce sens, prendre en compte uniquement, les variations strictement supérieures à 0,02 grammes ?

Par ailleurs, et concernant la taille des échantillons, je n'ai malheureusement pas eu le choix. Ce sont des échantillons que des usines plastiques m'ont gracieusement donné et pour certains, ils n'étaient pas d'une taille très importante. En ce sens, il m'est également impossible de réitérer l'expérience.

Je vous remercie encore pour votre aide.

Une excellente journée à vous,

Julie

[RomVi]

Bonjour

Tout dépend de ta balance. Il faudrait utiliser plusieurs masses de référence (des pièces de monnaies, toujours les mêmes, peuvent convenir).
Il faudra peser ces masses pendant quelques jours et noter les valeurs.
Généralement la température ambiante influence beaucoup la mesure d'une balance, donc si la canicule est passée entre tes 2 séries de mesures il est probable que toutes les valeurs de la seconde série soient décalées.

[FC05]

Il faudrait la notice de la balance pour commencer.
Vu les valeurs on peut penser à une incertitude qui sera d'au moins 0,01 g.
On travaille par différence donc l'incertitude max est de 0,02 g.

Les valeurs allant de 0,01 g à 0,07 g, l'incertitude relative va donc de 200% à 29%.

Je te laisse conclure par toi même.

[RomVi]

Si il s'agit d'une balance chinoise il ne faudra pas trop se fier à la notice ou aux données constructeur.

[LPFR]

Bonjour.
Il ne faut pas trop cracher sur les produits chinois. J’ai acheté une balance similaire (à 0.01g) et les mesures des masses de deux jeux de poids pour des balances de laboratoire sont justes jusqu’au dernier digit, sauf pour 200g (limite maximum) où il y a un digit de différence. 10 mg pour 200g.
C’est de la précision pour moins de 10€
Au revoir.

[RomVi]

Tu as simplement eu de la chance c'est tout. J'ai plusieurs de ces balances chinoises chez moi et on ne peut pas dire qu'elles soient très précises...
La plupart ont nécessité une calibration en arrivant (ce qui est logique, car ces balances mesurent en réalité un poids, et il n'y a pas la même gravité partout). De plus la plupart varient en fonction de la température ambiante. J'ai par exemple une 5kg à 0,1g qui varie de plus ou moins 2g, selon qu'il fait chaud ou froid dans la maison. J'ai une 300g à 0,01g qui est très précise, par contre j'ai un modèle à 1mg comme celui que tu as montré en lien, pour lequel il ne faut pas trop compter sur la précision au mg.

[Lilipou1506]

Bonjour,

Tout d'abord merci pour vos réponses.

Par ailleurs, je viens de prendre conseil auprès de mon professeur référent qui m’a conseillé de re-calculer mes incertitudes selon la méthode suivante:
Tout d’abord, il m’a dit de calculer la différence des masses M2 et M1 obtenues lors des pré-tests effectués avant et après expérience.
A partir de cela, j’ai recalculé la moyenne, la variance et l’écart-type afin de trouver l’incertitude absolue et relative.
Je vous ai mis le détail des données obtenues en photo.

Finalement, je trouve une l’incertitude relative sur mon protocole de 178% environ. Ce qui rejoint ce que tu disais FC05.

En ce sens, j’aurais voulu savoir qu'elle est la valeur qualifiable de mes données avec une incertitude si élevée et si mon protocole est finalement fiable ou pas du tout ?

Merci par avance pour votre aide.

Une excellente journée à vous.

Julie

[RomVi]

Tu as pesé la même masse 10 fois pour vérifier la répétabilité (pour bien faire il aurait été préférable de répéter l'opération sur les 2 séries de pesées).
A partir de ce tableau de valeurs tu vas pouvoir déterminer un écart type. Chaque mesure a un intervalle de confiance qui varie entre +/- 2 écarts types.
Si la valeur M2 diffère de plus de 4 écarts types alors la mesure peut être prise en compte, sinon la différence n'est pas significative.

[FC05]

Comme je l'ai dit plus haut le problème est plus grave.
Le dernier chiffre affiché est le resultat d'un arrondi. Hors la mesure est du même ordre de grandeur que l'arrondi !
Donc quoi qu'il en soit ce n'est pas bon.

[RomVi]

Oui, et en suivant la méthode que j'ai donné juste au dessus on peut le mettre en évidence.

[FC05]

Pas certain.

Si tu as un appareil extrêmement fidèle qui mesure une masse de 2,004 g à 0,01 g près, il donnera tout le temps 2,00 g.
Ta masse augmente à 2,005 g. Ta mesure est donc 2,01 g.

L'augmentation réelle est de 0,001 g et celle mesurée de 0,01 g soit 1000% d'écart !

J'ai choisi un cas extrême et je ne fais pas intervenir d'erreurs de mesures. Ca pourrait être pire.

[RomVi]

Exact, je n'avais pas abordé le problème avec ce point de vue.

[Lilipou1506]

Merci pour vos réponses.

Concernant les pré-tests, j’ai bien effectué la prise de masse 10 fois sur les deux séries: la série M1 étant la série avant test et M2 la série après test.
Après cela, j’ai donc calculé la différence de M2-M1, ce qui m’a donné une troisième série de données.

Du coup, si je comprends bien:
Intervalle de confiance ± 2 x écarts-types
Intervalle de confiance ± 0,01

Du coup, si je comprends bien, si M2 varie de plus de 0,03 grammes (4 x écarts-types) par rapport à M1, alors la variation peut-être considérée comme fiable ?
Si nous prenons le premier exemple, la variation du Polyéthylène HD après avoir baigné dans de l’alcool éthylique est de 0,02 grammes.
Comme cette donnée et plus petite que (4 x écarts-type), alors cette dernière n’est pas significative.
Est-ce bien cela ?

Merci par avance pour votre aide.

Une bonne fin de journée à vous.

Julie

[Lilipou1506]

Merci pour vos réponses.

Concernant les pré-tests, j’ai bien effectué la prise de masse 10 fois sur les deux séries: la série M1 étant la série avant test et M2 la série après test.
Après cela, j’ai donc calculé la différence de M2-M1, ce qui m’a donné une troisième série de données.

Du coup, si je comprends bien:
Intervalle de confiance ± 2 x écarts-types
Intervalle de confiance ± 0,01

Du coup, si je comprends bien, si M2 varie de plus de 0,03 grammes (4 x écarts-types) par rapport à M1, alors la variation peut-être considérée comme fiable ?
Si nous prenons le premier exemple, la variation du Polyéthylène HD après avoir baigné dans de l’alcool éthylique est de 0,02 grammes.
Comme cette donnée et plus petite que (4 x écarts-type), alors cette dernière n’est pas significative.
Est-ce bien cela ?

Merci par avance pour votre aide.

Une bonne fin de journée à vous.

Julie