[TPE] Comment mesurer le comportement de la maizena lors d'un choc

[inviteafc77f31]

Bonjours,
Je suis un étudiant de première scientifique et j'aimerais avoir votre aide dans le cadre du TPE.
Le sujet que j'ai choisi concerne les liquides non newtonien et plus particulièrement sur l'étude du liquide rhéoépaississant‎ : eau maïzena, qui ce rigidifie lors d'un choc.
Le projet consiste à étudier les caractéristiques de ce liquide et notamment l'énergie absorbée en cas d'impact.
Ne disposant pas de beaucoup de matériel, je suis à la recherche d'un moyen simple pour calculer cette énergie absorbée.

Avez vous des idées permettant de calculer directement ou indirectement, l'énergie absorbée lors d'un impact ?

Toutes les idées sont les bienvenue.
Merci d'avance.
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[inviteafc77f31]

Bonjours,
Si j'ai mal formuler la question ou mal expliquer un point n’hésiter pas a poser vos questions.
Surtout n’hésiter a proposer vos idées pour calculer une énergie absorbée lors d'un impact.
Merci d'avance.

[Tifoc]

Bonsoir (sans S...)
J'ai bien fait d'ouvrir ce post : j'ignorais que la maïzena avait un tel comportement !!!
Sinon, "de mon temps" , on apprenait au collège qu'un certain Lavoisier (enfin je crois que c'était lui...) avait mis en évidence l'énergie dégagée lors d'un impact en lachant des masses sphériques de différentes hauteur dans un bac à sable, puis en comparant les aires des creux obtenus.
J'imagine que ça doit pouvoir se faire avec, par exemple, une bille toujours lachée d'une même hauteur, mais dans des préparations maïzena+eau dosées différemment les unes des autres. Si cette idée est valable (je ne l'ai jamais fait !) il faudra déterminer la hauteur et la bille pour avoir des résultats tengibles (ça peut prendre du temps...).
Bonne continuation,

[albanxiii]

Bonjour,

Le problème Tifoc, avec ce que vous proposez c'est qu'une fois le choc passé, tout se suite après, le mélange maïzena + eau reprend un comportement de fluide visqueux et il coule assez rapidement. Il faudrait faire des films rapides de profil pour voir de quel profondeur la bille s'enfonce avant que le comportement du mélange ne change de régime.

A ce propos, sur France 5 il y a une émission "On n'est pas que des cobayes" qui a parlé de ce mélange eau + maïzena il y a quelques semaines. Leur but était de savoir si on peut marcher sur l'eau, et après quelques digressions, ils ont monté une expérience en grandeur nature avec un bassin rempli d'eau + maïzena et un cobaye pour essayer de le traverser sans couler.

Et comme vous avez de la chance, j'ai trouvé un lien avec la vidéo : http://www.curiosphere.tv/video-docu...rcher-sur-leau

Si vous n'avez jamais vu ce genre d'expérience c'est à regarder

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteafc77f31]

Oui merci pour cette idée de sable mais comme le dit albanxii le mélange change d'état juste après le choc de plus je ne sais pas si l'enfoncement du sable est assez précis.
Au faite mon but est pas de savoir en fonctions de différente quantité de maïzena combien d’énergie est absorbée mais plutôt de savoir en fonction de la hauteur, vitesse, volume, poids ect... l'energie absorbée. Merci pour le lien bien que j'ai déjà vu quelque application de ce mélange dont celui la, j’apprécie qu'on me donne matière a travailler
Si vous avez d'autres idées pour calculer l'énergie absorbée par un liquide qui devient solide lors de l'impact ou bien autre chose qui concerne mon TPE n’hésiter pas.

[invite2313209787891133]

Bonjour

Le probleme de la solution de tifoc c'est que ce justement ce mélange réagit différemment en fonction de la contrainte.
Pour connaitre l'énergie restituée rien de plus simple; on t'as appris la formule au collège (mgh). Pour mesurer l'effet sur le mélange tu peux utiliser une tige avec une base large équipée d'un plateau sur laquelle tu fais tomber la masse.
Il restera quelques petits problèmes techniques à résoudre, mais je vais te laisser plancher un peu dessus.

[coussin]

Tu prends genre un ballon de basket et le lache de différentes hauteurs et regarde à quel hauteur il rebondit. Tu compares avec des rebonds sur un sol dur.
Ça ne te donnera pas l'énergie dissipée mais tu auras une idée, en fonction de la hauteur de chute, de comment l'eau maïzénée () se comporte ou pas comme une surface solide…

[Tifoc]

Re,
Effectivement ma solution ne marche pas (pardon, je n'avais pas bien vu la problématique )
Je viens de tenter l'expérience (avec des pieces de 1 euro dans une tasse ) et le fait est que le "retour à la normale" est quasi-immédiat, donc pas de mesure possible
L'idée de Coussin est grande consommatrice de maïzena ! Mais peut être avec une balle super-rebondissante... ?

En tout cas, maintenant je sais pourquoi j'ai mal au bide quand je fais de la corde à sauter après avoir mangé des crepes

[coussin]

L'idée de Coussin est grande consommatrice de maïzena !

Déformation professionnelle : depuis deux ans maintenant, mon labo organise dans le cadre de la Fête de la Science une piscine d'eau maïzénée Et tout un chacun s'amuse à marcher dessus tel Jesus Christ marchant sur l'eau. C'est une attraction très populaire chaque année…

[Tifoc]

Déformation professionnelle : depuis deux ans maintenant, mon labo organise dans le cadre de la Fête de la Science une piscine d'eau maïzénée Et tout un chacun s'amuse à marcher dessus tel Jesus Christ marchant sur l'eau. C'est une attraction très populaire chaque année…

Mais, si j'ai bien observé mes pieces tout à l'heure, et aussi vu le comportement de la cuillère quand je préparais la solution, il ne faut pas marcher mais courir ! Et si on s'arrête c'est la mort assurée par étouffement... Non ?

[coussin]

il ne faut pas marcher mais courir ! Et si on s'arrête c'est la mort assurée par étouffement... Non ?

C'est ça : il faut arriver dans la piscine en courant. Si on arrive un peu lentement, on s'enfonce lamentablement (rassure-toi : la piscine fait genre 20 cm de profondeur. Pas de danger d'étouffement )

[Tifoc]

Au fait pour Ekllypse, si ça vous interesse je connais une application pratique (pas avec de la maïzena !). C'est le comportement de "l'huile siliconée" (terme usuel mais j'ignore sa composition) utilisée dans les visco-coupleur. C'est un système qui permet de bloquer un différentiel automobile si la vitesse relative des arbres devient trop importante. Ca peut vous faire un exemple pour la conclusion de votre travail. Une petite recherche sur la toile devrait vous donner l'explication du fonctionnement, sinon appelez ! Je vous dois bien ça...

[inviteafc77f31]

Bonjours
Tout d'abore merci de me donne des idée pour calculer cette energie.
Malheureusement aucune ne marche ou s'applique a la maizena a part celle de Dudullede je n'ai pas comprise
Quelqu'un pourrait il m'expliquer sa methode ?
Tifoc je n'ai pas compris vraiment le lien entre ton huile siliconée et mon TPE sur les liquide non newtonnien.
Huile siliconné est un fluide non newtonnien ?

[invite2313209787891133]

Il faut que tu imagine une pointe avec une masse qui tombe sur sa tête. Tu compares alors l'enfoncement en fonction de différents paramètres (vitesse d'arrivée de la masse, énergie restituée avec le calcul de mgh).
Étant donné que la maïzena reste tout de même assez fluide il faudra une "pointe" avec une base large, de la taille d'une grosse pièce peut être.

[Tifoc]

Bonjour,
J'y ai pensé toute la nuit... (non, je plaisante !)
L'expérience de Dudulle me semble délicate vu comment se sont comportées mes pièces de monnaie hier. Mais peut être avec plein d'essais selon le dosage eau/maïzena, taille et masse des pièces, etc.
Sinon, j'ai peut être une idée à partir de ce qu'a dit Coussin (je vais peut être aussi dire une grosse C.... mais ça fera quand même un peu avancer le schmilblick).
Une balle super-rebondissante lancée d'abord sur un sol dur histoire d'évaluer la restitution d'énergie (comparaison des hauteurs de lancé et de rebond). Puis la même balle dans un recipient d'eau puis de maïzena (voire plusieurs dosages). Il suffirait de guider la balle dans un tube transparent gradué par exemple pour pouvoir mesurer les hauteurs. On peut aussi imaginer le faire avec une balle mousse pour comparer les deux (le choc sera bien moindre donc...?). J'ai pas le temps de tester ça avant ce week-end, et je ne sais pas ce que ça vaut...!
Sinon pour les visco, en gros il y a un arbre d'entrée et un arbre de sortie qui sont chacun munis de disques percés qui baignent dans l'huile. A faible vitesse relative des arbres l'huile se comporte comme de l'huile (!) et les arbres tournent l'un par rapport à l'autre. Si la vitesse augmente, les perçage dans les disques induisent un brassage de l'huile (du cisaillement en fait) qui a pour effet de la rigidifier, donc de lier les arbres qui ne peuvent plus (ou moins) tourner l'un par rapport à l'autre.