Répartition des forces et inertie – casser une planche avec la main en apesanteur

[daniel100]

Bonjour à tous,

Je vais prendre l’exemple d’un karatéka qui casse une planche du travers de la main en apesanteur, autour de la terre dans la navette. Important, la planche est bien plus lourde que la main.

Déjà, si la main ne va pas assez vite, aïe aïe la main.

On va dire que la main doit aller au moins à X m/s pour casser la planche au milieu.

Maintenant, j’ai une machine à envoyer des planches, et j’envoi celle-ci vers la main immobile (pour rappel je suis dans la navette) à la même vitesse de X m/s, et impact au milieu de la planche. Question, je pulvérise la main ou la planche ?
La question est aussi valable sur terre, mais j’ai une autre idée en tête.

Une fois de plus, merci pour vos lumières,
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[Gilgamesh]

Il n'y a pas matière à dépayser le problème en orbite.

Il n'y a aucune différence substantielle entre la micropesanteur et le plancher des vaches concernant la résistance des matériaux et les conséquences d'un choc, que ce soit sur la main ou sur une planche.

[daniel100]

Ma question est idiote ?

En fin de compte, la question que j’ai derrière la tête est fonction de la réponse à la question initiale :

La planche « envoyé », endommage t-elle la main ?

Si oui, alors on refait l’expérience entre deux amas dans la navette, et on aura le même résultat.

Mais alors qu’est ce qui, ou quoi, détermine que c’est la main ou la planche qui accumule de l’énergie par sa vitesse ?

Si non, question sans intérêt,

[poiop2]

Bonjour,
Que la main se déplace vers la planche, ou la planche vers la main, les situations sont identiques : on a la même vitesse relative entre les deux objets. Donc le choc est identique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Chanur]

Bonjour,

Mais alors qu’est ce qui, ou quoi, détermine que c’est la main ou la planche qui accumule de l’énergie par sa vitesse ?

Le choix du référentiel dans lequel on étudie le problème.
C'est purement arbitraire. Et le principe de relativité de la vitesse nous garantit que le résultat sera le même.

[daniel100]

Bonjour,
Que la main se déplace vers la planche, ou la planche vers la main, les situations sont identiques : on a la même vitesse relative entre les deux objets. Donc le choc est identique.

Merci pour la réponse,

Donc dans les deux cas, la planche se casse.

Je pensais que l’inertie (une masse avec une vitesse) pouvait influer sur le résultat.

[Gilgamesh]

Merci pour la réponse,

Donc dans les deux cas, la planche se casse.

Je pensais que l’inertie (une masse avec une vitesse) pouvait influer sur le résultat.

C'est le cas.

Mais l'inertie de la main et de la planche (leur masse) sont les mêmes dans les deux cas et force résultant du choc qui va casser la planche (ou la main) également, en dépendance étroite toutefois avec la la décélération (a=dv/dt). La valeur de cette dérivée est hyper sensible à la rigidité des matériaux et plus généralement au déroulé au milliseconde près de l'action. Concrètement ce serait donc un problème pas simple, mais théoriquement la symétrie des situations est parfaite.

[daniel100]

Merci à tous, cela m’enlève de la tête un raisonnement faux que j’avais.

[daniel100]

Par cette question, je souhaitais évoquer le principe d’inertie entre deux amas, ou il est dit que la vitesse d’un objet est nulle (autre discussion). Mais je n’ai pas pris le bon exemple.

[Gilgamesh]

Je ne vois pas trop à quoi tu fais allusion.

La vitesse de quelle objet ? La notion de vitesse n'a strictement aucun sens en physique si on ne précise pas par rapport à quoi.

Le principe d'inertie appliqué à deux masse M et m en chute libre dit que l'accélération de m par rapport au centre de masse est GM/R².

[daniel100]

La vitesse de quelle objet ? La notion de vitesse n'a strictement aucun sens en physique si on ne précise pas par rapport à quoi.

C’est justement la ou je voulais en venir.

Je suis dans un vaisseau entre deux amas, et je donne quelles poussées moteur par à-coup avant et arrière.

Mon corps va être secoué d’avant en arrière, il y a accélération et donc vitesse, mais par rapport à quoi ? aux étoiles qui se trouvent à perpètes ? Ca fait bizarre, sans parler de l’expansion qui doit être assez conséquente ici, alors les repères … pas simple à définir.

[Amanuensis]

Mon corps va être secoué d’avant en arrière, il y a accélération

Oui

et donc vitesse

Non, seulement un changement de vitesse

, mais par rapport à quoi ?

Ce qu'on veut pour le changement. Il y aura toujours changement de vitesse par rapport à la trajectoire "non accélérée" (inertielle, de chute libre, ...).

[daniel100]

Ce qu'on veut pour le changement. Il y aura toujours changement de vitesse par rapport à la trajectoire "non accélérée" (inertielle, de chute libre, ...).

Mais trajectoire par rapport à quoi ? à soit même !

[Amanuensis]

Mais trajectoire par rapport à quoi ? à soit même !

La trajectoire en 4D est par rapport à rien, c'est juste une suite d'événements. La trajectoire en 3D est un concept différent, qui demande de définir d'abord un espace.

Si on prend le centre de la Terre dans l'espace-temps cela définit une ligne "en soi", sans qu'on ait besoin de dire par rapport à quoi.

[Gilgamesh]

Mon corps va être secoué d’avant en arrière, il y a accélération et donc vitesse, mais par rapport à quoi ?

En résumé un mouvement rectiligne uniforme hors champ de pesanteur, ou une chute libre dans un champ de pesanteur est indiscernable du repos. La physique locale reste inchangée. Par contre une accélération non gravitationnelle produit des effets qui sont discernable sur la physique locale et qui permettent de la mesurer.

Tu peux lire ceci sur le l'expérience du seau de Newton, c'est en thème.

[vanos]

De toutes manières il faut à l'un et l'autre (la main et la planche) de solides points d'appui sinon il ne se passera rien d'autre que de belles pirouettes pas très, pour ne pas dire pas du tout, contrôlées.

[daniel100]

De toutes manières il faut à l'un et l'autre (la main et la planche) de solides points d'appui sinon il ne se passera rien d'autre que de belles pirouettes pas très, pour ne pas dire pas du tout, contrôlées.

La planche, elle est envoyée avec une machine à envoyer des planches fixée dans la navette; pour la main, on va dire que l’autre main porte appui au dessus de la tête sur une paroi de la navette.

[daniel100]

J’ai encore un petit doute, dans la question initiale je disais que la planche était bien plus lourde que la main, cela n’influe-t-il pas sur le résultat, main cassée ?

Dans le cas de la main qui casse la planche, cette donnée de poids n’est pas prise en compte, par contre dans le cas 2 …

[Chanur]

(Le poids est négligeable : tu as supposé qu'on est en micro-gravité, mais je présume que tu veux parler de la masse)

La masse intervient pour l'inertie de la planche. Dans les deux cas, la planche subit la même accélération, la même force et les mêmes dégâts, idem pour la main.

[daniel100]

(Le poids est négligeable : tu as supposé qu'on est en micro-gravité, mais je présume que tu veux parler de la masse)

La masse intervient pour l'inertie de la planche. Dans les deux cas, la planche subit la même accélération, la même force et les mêmes dégâts, idem pour la main.

Merci, un peu de mal à rentrer, mais cette fois c’est bon.

[vanos]

(Le poids est négligeable : tu as supposé qu'on est en micro-gravité, mais je présume que tu veux parler de la masse)

La masse intervient pour l'inertie de la planche. Dans les deux cas, la planche subit la même accélération, la même force et les mêmes dégâts, idem pour la main.

Mais pourquoi se limiter à la planche ? la masse intervient toujours.

[Xoxopixo]

Bonjour,

la question de savoir si en apesanteur la planche casse moins facilement que dans un environnement à forte gravité ne peut pas être répondu simplement en faisant appel à un principe théorique.

Le cas réel n'est pas un cas théorique et ne peut pas l'être.
La réponse immédiate est donc, à mon avis, oui, la planche va présenter une "résistance" (que l'on ne peut certes pas assimiler à une inertie) d'autant plus grande que la gravité est forte.

Puisque si la planche est "posée", la gravité qui tire donc la planche dans un direction va produire une force d'adhésion (frottements) sur un support d'autant plus importante que la gravité est élevée.

Si au contraire la planche n'est pas posée, mais "lachée" juste avant le choc, il y aura néanmoins un déplacement vertical de la planche sous l'effet d'une force, le poids, qui doit être prise en compte dans la résultante de la force lors du choc (puisque le choc n'est pas instantané).
Le "choc" se présentera donc de plus ici "de biais" (à la limite, c'est moins facile de casser la planche par la tranche...)