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Problème de rotation amusant



  1. #1
    azoth

    Problème de rotation amusant


    ------

    Bonjour,

    Un petit problème que j'ai placé en physique, mais bon...

    Prenez un objet quelconque allongé par exemple un couteau, par la lame entre deux doigts.
    Bien, maintenant, faites lui faire un tour complet de façon à le récupérer par la lame aussi.
    Vous remarquerez qu'en plus d'avoir fait un tour sur lui-même (logique), il a effectué un demi tour sur son axe allongé: si le tranchant de la lame était positionné à droite au départ, il se retrouve à gauche à l'arrivée. Ca fonctionne avec n'importe quel objet et ça n'a aucun rapport avec un quelconque coup de main.

    Une explication?

    Amicalement.

    -----

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  3. #2
    deep_turtle

    Re : Problème de rotation amusant



    Je viens de faire tout voler chez moi, couteaux, fourchettes, tire-bouchons... ça marche !! Je n'ai pas d'explication a proposer mais des hypothèses :

    1/ le frottement de l'air déclenche une instabilité qui fait tourner le truc dans un sens ou dans l'autre (peu importe d'ailleurs...) ?

    2/ Le mouvement de la main n'est pas du tout symétrique ? Il faudrait que les gauchers nous disent dans quel sens ça tourne (s'il y a un sens privilégié) ?

    3/ C'est dû à l'effet CREIL ? ( rhooooo là je sais pas si ça va passer le stade de l'auto-modération...)

  4. #3
    azoth

    Re : Problème de rotation amusant

    Bonsoir deep_turtle,

    Ce n'est pas le frottement de l'air, trop faible à mon avis, et de toute façon ça fonctionne avec des objets symétriques; je me suis apperçu de ce phénomène il y a des années avec des raquettes de ping pong dont les deux faces étaient de couleur différentes.
    Je ne pense pas non plus au coup de main, sinon statistiquement il devrait y avoir des fois où il n'y a pas ce phénomène de rotation supplémentaire., je l'ai fait des centaines de fois sur des années et ça marche à tous les coups.

    Ca m'a fait penser à un phénomène analogue au spin des particules mais à un niveau macroscopique, mais je ne suis pas physicien.

    Amicalement

  5. #4
    justine&coria

    Re : Problème de rotation amusant

    Excusez-moi, mais j'arrive pas à comprendre ce qu'il faut faire !!! Et ça m'énerve de ne pas comprendre.

    Vous pouvez ré-expliquer s'il vous plaît ?

  6. #5
    deep_turtle

    Re : Problème de rotation amusant

    Tu prends un couteau par le manche (côté coupant à gauche, et tu lui fais faire un looping (le même mouvement que la crêpe quand tu la lances pour la retourner...)... Le couteau doit maintenant avoir le côté coupant à droite...

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Coincoin

    Re : Problème de rotation amusant

    Salut tout le monde
    Il faudrait que les gauchers nous disent dans quel sens ça tourne
    Etant gaucher, j'ai essayé, mais ayant deux mains droites (si quelqu'un veut faire un échange ), j'ai surtout réussi à me prendre mon stylo sur le pied... Bref, de la main gauche, on a la même chose, et personnellement je pencherais pour une asymétrie du mouvement de la main : à cause de l'orientation du poignet, lorsque j'essaye de donner une impulsion verticale, il y a toujours un petit mouvement dû à la rotation de la main (les doigts avancent un peu vers leur extrémité).
    Plus qu'à étudier la reproductibilité de l'expérience, à filmer avec une caméra grande vitesse, et à voir si en augmentant le nombre de tours ça change quelque chose...
    Encore une victoire de Canard !

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  10. #7
    olle

    Re : Problème de rotation amusant

    aaaah, mon jeu préféré devant la TV avec la télécommande. j'avais aussi remarqué cette chose. à première vue j'adopterais l'explication du droitier/gaucher. mais c'est vrai que c'est systématique comme phénomène.

  11. #8
    glevesque

    Re : Problème de rotation amusant

    Salut

    Aill !!!

    Qu'elle idée de prendre un couteau pour esseiller ca, sa fait vraiment mal.

    Mais j'appuis la théorie de Coincoin ci-dessous, avec un petit mouvement de rotation du poignet vers l'intérieur, ce qui donne un mouvement giratoire à l'objet dans le même sens. Maintenent à savoir pourqu'oi cela est syncrome à un demi tour, c'est une autre histoire et fiez-vous sur moi je l'esseillerai pas avec le gros couteau que j'ai installer sur le coin de la table, ho non ! j'ai eu ma lecon, hihihihi!.

    Bref, de la main gauche, on a la même chose, et personnellement je pencherais pour une asymétrie du mouvement de la main : à cause de l'orientation du poignet, lorsque j'essaye de donner une impulsion verticale, il y a toujours un petit mouvement dû à la rotation de la main (les doigts avancent un peu vers leur extrémité).
    Je veux comprendre et non d'avoir raison, je veux savoir et non tout connaitre

  12. #9
    mickdrums

    Re : Problème de rotation amusant

    bonjour,

    j ai fait le test si j ai bien suivi je trouve que c est logique mais l objets ne fait pas un tour mais un demi tour sur lui même donc c est logique que le coté droit ce trouve du coté gauche!

    prenez la pointe du couteau et suiver la pendant sa rotation vous verrer qu elle ne fait qu un demi tours, par contre si vous lencer plus fort elle fait un tours complet et la pointe ce retrouve du même coté.

    si j ai bie suivi, ou alors j ai rien compris
    Dernière modification par mickdrums ; 30/11/2004 à 23h53.

  13. #10
    azoth

    Re : Problème de rotation amusant

    Bonsoir,

    Je ne pense pas à un mouvement de la main particulier parce que tout d'abord c'est systématique, essayez tant que vous voulez, ça fonctionne à tous les coups, d'autre part pourquoi un demi tour à chaque fois?
    Ensuite le phénomène a lieu également avec des objets assez lourds pour lesquels la dissymétrie du mouvement de la main est négligeable, et encore une fois ne pourrait entrainer un mouvement d'un demi tour exactement. Essayez avec une casserole même lourde (attention les pieds) ça marche.
    Le but de la manoeuvre n'est pas d'essayer de faire effectuer un demi tour secondaire à l'objet, mais de bien étudier son mouvement pour avoir l'impulsion la plus neutre possible... et ça marche.

  14. #11
    KarmaStuff

    Re : Problème de rotation amusant

    Citation Envoyé par Coincoin
    Salut tout le monde
    Etant gaucher, j'ai essayé, mais ayant deux mains droites (si quelqu'un veut faire un échange ), j'ai surtout réussi à me prendre mon stylo sur le pied... Bref, de la main gauche, on a la même chose, et personnellement je pencherais pour une asymétrie du mouvement de la main : à cause de l'orientation du poignet, lorsque j'essaye de donner une impulsion verticale, il y a toujours un petit mouvement dû à la rotation de la main (les doigts avancent un peu vers leur extrémité).
    Plus qu'à étudier la reproductibilité de l'expérience, à filmer avec une caméra grande vitesse, et à voir si en augmentant le nombre de tours ça change quelque chose...
    En prenant le couteau ou tout autre objet léger avec 2 doigts ça donne le même effet. Le poignet n'y est pour rien... J'ai vraiment respecté le fait de l'envoyer en l'air, passez-moi l'expression, avec une impulsion la plus neutre possible quant à l'orientation, le résultat est toujours le même.

    En effet, il faudrait filmer le phénomène (qui fonctionne 9 fois sur 10 en essayant de bien faire) et passer le mouvement au ralenti.

    L'objet tourne automatiquement autour de son centre de gravité (logique).

    Le manche du couteau effectue un mouvement de bascule, qui l'entraîne vers l'arrière (sens opposé de la lame - enfin tout dépend de quel côté on le tient). Le couteau paraît chercher à se mettre droit, vertical (Un lanceur de couteau lance en général la lame avec une position verticale).

    Ce mouvement de bascule, dans son élan, ne s'arrête pas nettement, il ne freine pas le couteau sur la tranche d'un coup, mais continue encore un peu, jusqu'à effectuer un demi-tour, pour enfin se voir amortir par la main au bon moment. Si on le réceptionnait un tour plus tard, il reviendrait à sa place d'origine (l'élan fonctionnerait de la même manière - jusqu'à une limite ou le couteau subirait les lois de la mécanique des fluides et l'influence de l'air sur ses côtés).

    Je pense que c'est dû principalement au fait que l'objet n'est pas uniformément partout pareil (aurait-on le même résultat avec une sphère ?).

    J'ai tenté l'expérience avec un crayon gris, puis un stylo (tous deux bien cylindriques et aussi denses sur chacune de toute leur longueur) sur lesquels j'ai fait des marques pour repérer les différences à la réception. Dans les deux cas, c'est la probabilité qui l'emporte. La marque peut être autant sur le dessus, qu'en dessous, ou sur le côté, peu importe, le résultat n'a rien à voir avec l'expérience du couteau ou autre objet "hétérogènement" équilibré...

    KarmaStuff, jongleur professionnel avec des poules naines...
    Connais-toi toi-même et l'Univers n'aura plus aucun secret pour toi...

  15. #12
    Sephi

    Re : Problème de rotation amusant

    Ça m'arrive tout le temps quand je le fais avec ma raquette de tennis, je peux vous assurer que ça se voit mieux

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  17. #13
    justine&coria

    Re : Problème de rotation amusant

    J'ai pas le temps-là, mais je pencherai pour le fait que ce serait le fait que le moment cinétique doit être conservé qui fait tourner le couteau.

  18. #14
    azoth

    Re : Problème de rotation amusant

    bonjour à tous,

    Quelqu'un pourrait-il m'expliquer ce qu'a dit justine§coria?

    Mercix.

  19. #15
    Evil.Saien

    Re : Problème de rotation amusant

    Les droitiers confirmeront peut etre: j'ai constaté que le sens de rotation du demi tour est celui des aiguilles d'une montre.
    Est-ce que pour les gauchers c'est le sens inverse?

    A mon humble avis, le seul truc qui explique ce phénomène est le fait d'appliquer une force non symétrique sur l'objet, et donc de créer un deuxième mouvement de rotation. En prenant garde a bien exercer une force symétrique (par exemple en utilisant les 2 mains) j'arrive a ne pas faire tourner l'objet sur lui meme (le demi tour, pas le tour complet).

  20. #16
    charly

    Re : Problème de rotation amusant

    Je vais peut etre dire une betise , mais pour lancé un objet en l'air , on utilise les forces de frotement , cad que le couteau acroche au doigt afin d'accelerer , dans ce cas , la force de frotement , est égale a la resultante du mouvement de la main . Or nos doigt sont légerment assymétrique .
    Rééssayer l'experience avec le plat de la main , on ne vois plus le phenoméne ...

  21. #17
    calimeroz

    Re : Problème de rotation amusant

    Hello,

    Ca n'a peut etre rien a voir mais l'inertie du couteau en rotation est plus grande en tournant sur la tranche ... donc il tourne d'un quart de tour en s'élevant et continue son mouvement en retombant ... donc un demi tour ...

    euhh je m'embrouille là ???

  22. #18
    zoup1

    Re : Problème de rotation amusant

    La difficulté qu'à un objet solide indéformable à tourner est caractérisée par son moment d'inertie. Dans le cas général où il n'y a pas d'axe de rotation privilégié, ce moment d'inertie s'exprime sous forme d'une matrice 3x3. Le moment cinétique est alors défini comme le produit matriciel entre la matrice d'inertie et un vecteur rotation angulaire.
    Si on se place dans le bon système de coordonnées cette matrice peut être rendue diagonale. Ce nouveau système de coordonnée défini alors des axes de rotation privilégié du système et 3 moments d'inerties (scalaires cette fois) par rapport à chacun des axes du système de référence. En d'autre terme, on peut diagonaliser la matrice d'inertie, les vecteurs propres définissent les axes de rotation priviégiés et les valeurs propres les moment d'inertie par rapport à ces axes.

    Il y a un théorème (je ne sais plus comment il s'appelle) qui montre que la rotation autour de l'axe correspondant à la valeur propre qui n'est ni la plus petite, ni la plus grande est instable. Les autres sont stables.

    Quand on fait l'expérience proposée on se trouve justement dans ce cas là... (le cas instable) et il y a un transfert de la rotation vers les axes stables.

    On explique comme cela que cela tourne. C'est donc purement un effet inertiel.

    Par contre, je n'ai pas d'idée sur le faite que cela fasse 1/2 tour pendant que suivant l'autre axe on fait un tour...

    J'ai trouvé un lien qui raconte mieux que moi ce que je dis...
    http://artemmis.univ-mrs.fr/cybermec...OT/POINSOT.htm

    Il faut que je le regarde un peu en détail mais il y a peut être aussi l'explication du synchronisme.
    Je te donne une idée, tu me donnes une idée, nous avons chacun deux idées.

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  24. #19
    cedric

    Re : Problème de rotation amusant

    Bonjour !

    Etant jongleur à mes moments perdus et interessé par la mécanique en cours du soir, je trouve ce sujet bien interessant !!
    Je suis bien d'accord avec zoup1 et je me suis dit que l'on pouvait faire le rapprochement avec les vrilles effectuer par les gymnastes et tout juste sur un site ils appellent ça la "vrille gyroscopique" :
    http://gymnet.org/vrilles.htm#Vrille%20gyroscopique...

  25. #20
    zoup1

    Re : Problème de rotation amusant

    Voilà un site qui m'interesse bien... Je pense que plus ou moins inconsciemment c'est quelquechose que je cherchais pour illustrer la conservation du moment cinétique. Merci...
    Ceci dis cela n'explique pas vraiment le synchronisme...
    Ce truc m'interesse bien, je vais essayer d'y réfléchir si je trouve le temps...
    Je te donne une idée, tu me donnes une idée, nous avons chacun deux idées.

  26. #21
    deep_turtle

    Re : Problème de rotation amusant

    Merci pour ce lien, cédric, c'est en effet très intéressant, et ça semble en effet relié d'assez près à cette discussion !

  27. #22
    calimeroz

    Re : Problème de rotation amusant

    J'étais pas si loin d'la réalité finalement ... hehehe ...

    merci pour ces deux URL bien sympa !

  28. #23
    Curt

    Re : Problème de rotation amusant

    Bonjour,

    J'ai vu tout un tas de réponses amusantes....Il y en a deux qui me semblent réalistes!

    La première est morphologique, il est tout à fait envisageable qu'un type de mouvement impulsionnel soit appliqué au lancement de l'objet, dû à la morphologie de la main??? Pour détérminer ça, il suffirait effectivement de disposer d'une caméra ultra-rapide pour pouvoir déterminer si le sens de rotation varie d'un individu à l'autre ou si il est toujours le même....Voir s'il change en changeant de main???

    S'il change en changeant de main, c'est morpho-impulsionnel....S'il ne change pas, il y a une théorie du moment cinétique. Mais, comme précisé, celle-ci exigerait qu'il n'y ait pas d'axe de rotation privilègié, alors qu'en envoyant le couteau on envoie forcément une décision de trajectoire en lui imposant notre volonté....Donc.....

    Moi, je pense que si le couteau est lancé de la main gauche ou de la main droite, il tourne toujours dans le même sens dans l'hémisphère Nord et l'inverse dans l'hémisphère Sud!

    Je propose donc la force de Coriolis, tout simplement! Le couteau en période de rotation se trouve en état latent d'apesanteur donc dans un mouvement de type gyroscopique, ce qui le rend sensible aux ondes gravitationnelles, tout simplement!!!

    Voilà, voilà!!! A++++++

  29. #24
    deep_turtle

    Re : Problème de rotation amusant

    Je propose donc la force de Coriolis, tout simplement! Le couteau en période de rotation se trouve en état latent d'apesanteur donc dans un mouvement de type gyroscopique, ce qui le rend sensible aux ondes gravitationnelles, tout simplement!!!
    Heu... là tu mélanges un peu tout... D'une part la force de Coriolis est extrêmement faible dans cette situation (fais un calcul d'ordre de grandeur tu verras) et d'autre part, ça n'a absolument rien à voir avec les ondes gravitationnelles !

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  31. #25
    Curt

    Re : Problème de rotation amusant

    Tu crois ça???

    Les ondes gravitationnelles n'ont jamais été prouvées...Sinon par l'explication logique de l'effet gyroscopique!!!

    Et la force de Coriolis n'est pas infinitésimale dans ce cas!!!

    Le rapport de grandeur??? Je te laisse le soin de le calculer...Mais sur quelle base???

    La force de Coriolis n'est rien d'autre qu'une démonstration des forces gravitationnelles à mon sens! La démonstration de la force de Coriolis, l'explication définitive est toujours en suspens!!

    ...Je ne pense pas que je mélange! Pour le savoir, il suffirait de faire l'essai dans l'hémisphère sud en le filmant l'objet...Et de faire pareil dans l'hémisphère Nord...Si j'ai raison, il ne tourne pas dans le même sens!!!

    Je crois vraiment que tu sous-estimes le rapport de grandeur! La masse de l'objet est nulle durant un instant! Es-tu bien certain que le couteau tourne durant sa montée? et durant sa descente, ne s'arrêterait-il pas de tourner si on lui en laissait le temps?? ne serait-ce pas plutôt seulement à l'apogée qu'il se met en rotation, soumis à la force de Coriolis...Puis il continue à tourner un peu par inertie en redescendant??? Ca ne devrait pas être difficile à prouver en tout cas! Il faudrait lancer le couteau depuis une échelle et le filmer avec une caméra rapide tout au long du processus!...Jusque par terre! Histoire de voir s'il a fait plusieurs tours....Ce que je ne pense pas!

    Je pense que plus l'objet est lourd est plus il est soumis à la force de Coriolis, donc il risque fort de tourner plus longtemps en redescendant! Un objet lèger de masse quasi-nulle risque fort de s'arrêter de tourner plus tôt!

    La force de Coriolis étant la même pour les deux objets durant l'instant abarique!!

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