Force et énergie

[soso1022]

Non d c'est tout simplement les 30 mètres séparant la voiture et le piéton à la vitesse initiale
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[triall]

Non d c'est tout simplement les 30 mètres séparant la voiture et le piéton à la vitesse initiale

Je m'en doutais, mais alors on n'est pas du tout sur le même problème !!!!
Depuis le début, "on" parle de l'instant du choc, de l'impact et non de ce qu'il se passe avant !
L'accélération du piéton est celle produite par l'instant du choc , et non par l'accélération de la voiture auparavant , il y a grosse méprise , je dirais oula oula oula ...
Essayez de bien réfléchir à ça , on ne fait pas du tout le même problème , pourtant la première question était claire, LPFR l'a bien comprise comme moi, si un choc à 50km/h était différent si le choc était à vitesse constante ou en accélération ..
La raquette de tennis et la balle était un bon exemple...
Le quiproquo vient du fait qu'il y a 2 accélérations, celle de la voiture qui accélère, dans un cas pendant le choc, et de l'accélération donné à ce pauvre piéton "scotché" à la voiture, accélération beaucoup plus grande , il passe de 0 à 50 km/h en très peu de temps(bien moins qu'une seconde ..), mais ce temps on ne le connait pas !
On réfléchit, et si vous voulez on en reparle demain ...
Bonne soirée.

[soso1022]

Bon ba jaurai du écouter LPFR, j'ai donc passer toute ma journée à réfléchir là dessus pour rien!
En gros, il est impossible de savoir prévoir si la durée du choc est plus grande lorsque le véhicule est en accélération ou en décélération, en connaissant seulement l'accélération,la vitesse au contact du piéton et la distance d entre le piéton et la voiture à v initiale.
Pourtant je ne vois pas le problème car en calculant l'accélération du piéton on trouve :
par exemple pour v initiale=0 pour la voiture on a a(voiture)=3.3m/s
et pendant le choc a(piéton)=(V2-V1)/(delta t) soit a(piéton)=13.72/0.08= 171.5 m/s²

17 G sont encaissé par le piéton,ceci cause la mort je crois car le piéton n'a pas de protection et je ne sais pas ce qu'est la limite de G que peut encaisser sans mourir un humain.
De plus je crois qu'en formule 1 c'est 3 G ou plus, et Lewis Hamilton a enduré 30G lors d'un crash en F1, il a vraiment de la chance, mais bon lui il a des protections et n'a pas été projeté contrairement à notre piéton qui sera projeté de...


Si tout cela est correct, j'aimerai savoir comment procéder pour connaître la distance de projection du piéton mais d'après ce que vous m'avez dis tout est faux!

On en reparle demain

A demain

[LPFR]

... je regrette de ne pas l'avoir appris ni en première, ni en terminale, c'est un outils très puissant, il peut même aider à retrouver deS équations...

Bonjour Triall.
Non. L'analyse dimensionnelle ne permet pas de trouver des équations.
Elle ne permet de trouver que celles que l'on connaît. Et encore, pas dans tous les cas.

La seule (et importante) utilité de l'analyse dimensionnelle est de trouver des erreurs élémentaires dans des formules.

Je ne vous donne qu'un exemple pour vous montrer l'escroquerie intellectuelle de la présentation de l'analyse dimensionnelle comme un moyen de trouver des formules:
"Trouver la distance parcourue par un mobile au bout d'un temps 't'. La formule dépend de la vitesse initiale du mobile, de l'accélération et du temps 't'."

Et dans un problème physique, comment choisir les variables dont dépend le résultat sans faire de la physique. Que feriez-vous si j'avais ajouté dans la liste de dépendances de l'exemple la température ou la masse de l'objet ?
Au revoir.

[stefjm]

La seule (et importante) utilité de l'analyse dimensionnelle est de trouver des erreurs élémentaires dans des formules.

Bonjour,
Non pas la seule.
Vous oubliez la détermination de l'ordre de grandeur du résultat ou de de sa variation. (et même de son incertitude...)
Surtout utile quand on n'a pas de théorie bien établie ou que les calculs sont trop complexes. (mécanique des fluides par exemple.)
C'est mieux que rien...

Je ne vous donne qu'un exemple pour vous montrer l'escroquerie intellectuelle de la présentation de l'analyse dimensionnelle comme un moyen de trouver des formules:
"Trouver la distance parcourue par un mobile au bout d'un temps 't'. La formule dépend de la vitesse initiale du mobile, de l'accélération et du temps 't'."

J'ai trouvé des débuts de théorie pour solutionner votre petite problématique.
Je n'ai pas le temps de développer ici. A l'occasion, je ferai un fil.

Et dans un problème physique, comment choisir les variables dont dépend le résultat sans faire de la physique. Que feriez-vous si j'avais ajouté dans la liste de dépendances de l'exemple la température ou la masse de l'objet ?

Le choix des variables pertinentes est justement le point difficile en physique!

Cordialement.

[triall]

Bonjour, on est d'accord , l'analyse dimensionnelle permet de dire si une équation est fausse , mais pas si elle est juste ...Mais on peut 'inventer " des équations avec et voir ensuite si elles ne pourraient pas être justes..!
Pour soso ; j'ai compris sa démarche, la voiture part de 0 elle arrive à 50 km/h sur le piéton en 30 m.
La on peut tout calculer l'accélération a=v²/2d=13.8²/60= 3.21m/s² ; la force nécessaire à faire bouger cette voiture de 1100 Kg F=m.a =3.21x1100=3536 N
Ce qu'il me semble que vous n'avez pas bien compris, c'est que vous semblez croire que c'est cette unique force qui va faire "bouger" le piéton . Le piéton passe de 0 à pas loin de 50 en très peu de temps, c'est la "force d'inertie de la voiture" , cette force est énorme , et elle existe , évidemment même si la voiture n'accélère pas, si elle se trouve à 50 km/h en vitesse stationnaire . Dans mes calculs sur le choc (mou) je garde une vitesse constante de 50 km/h, je peux calculer l'énergie dépensée, la différence de vitesse de la voiture qui ralentit et de celle du piéton qui accélère , mais je ne peux calculer la force qui agit sur lui, car je ne connais pas le temps d'impact .
Là où je suis d'accord avec vous, et que LPFR était un peu moins , c'est que la force calculée m.a pour faire bouger la voiture, s'ajoute, au moment de l'impact , à la force d'inertie . Avec une vidéo, et en regardant en combien de temps la voiture a décéléré (faire le choc à vitesse constante ) , on va pouvoir estimer cette force , la durée de son application et la longueur de cette application , c'est un temps très bref , et une courte longueur.
On va calculer les g reçus, mais ça ne nous indiquera pas les dégâts ... D'après moi, donc, si la voiture accélère , on ajouterait l'accélération mesurée avec la vidéo aux 3.12 m/s²...
C'est pour ces raisons que les constructeurs ont fabriqué des voitures déformables, pour que le temps d'impact (et sa longueur surtout) soient plus longs,

[triall]

Rebonjour ; je voudrais faire une correction avant d'être "rattrapé par la patrouille" .
La force qui pousse votre voiture 3536 N ne va pas pousser votre piéton, en fait pendant le choc outre la force d'inertie énorme donc, dont j'ai parlé, il y a aura l'accélération de la voiture qui s'appliquera sur la masse du piéton f=m(piéton).a ce qui ferait f=60x3.21 =192 N ...Force plus faible donc que 3536 N et à ajouter à la force d'impact
Sinon, pensez à la force énorme qu'il faut donner à un train, pour avoir la même accélération, et que cette force s'applique au piéton pendant le choc !!!....

[soso1022]

J'ai pris l'exemple dune voiture de 1500 kg, soit F=4800N !
Et pour le piéton je ne suis pas dacor pour f=60*3.21 car l'accélération reçu par le piéton n'est pas la même que la voiture.
Le piéton passe à 50 en un intervalle beaucoup plus faible! donc l'accélération est ce que j'ai calculé avant je pense, ce qui est logique, lorsqu'on met une pichenette dans un objet il part très vite et donc le piéton à reçu une bonne pichenette en pleine face lol.

En gros, pour la voiture on prend son accélaration moyenne sur les 30 mètres car on estime que le piéton n'a rien modifié à cela pendant l'intervalle delta t mais pour le piéton on s'intéresse uniquement à son accélération instantané lors du choc!!

Ai-je le droit de faire ça au moins?cela ne me paraît pas faux...

Par contre ce que vous avez calculez f=60*3.21=192.6N je pense que c'est la force à laquelle est soumis le conducteur du véhicule! et non le piéton!
ou pet être que 196 N est simplement la force à laquelle est soumis le piéton pendant toute sa projection.

On en conclut que :
F totale=force d'impacte + f = 192.6 + 5250 = 5442 N !!!!

Ai-je tord?

[soso1022]

[QUOTE=soso1022;4047676]J'ai pris l'exemple dune voiture de 1500 kg, soit F=4800N !
Et pour le piéton je ne suis pas dacor pour f=60*3.21 car l'accélération reçu par le piéton n'est pas la même que la voiture.
Le piéton passe à 50 en un intervalle beaucoup plus faible! donc l'accélération est ce que j'ai calculé avant je pense, ce qui est logique, lorsqu'on met une pichenette dans un objet il part très vite et donc le piéton à reçu une bonne pichenette en pleine face lol.

En gros, pour la voiture on prend son accélaration moyenne sur les 30 mètres car on estime que le piéton n'a rien modifié à cela pendant l'intervalle delta t mais pour le piéton on s'intéresse uniquement à son accélération instantané lors du choc!!

Ai-je le droit de faire ça au moins?cela ne me paraît pas faux...

Par contre ce que vous avez calculez f=60*3.21=192.6N je pense que c'est la force à laquelle est soumis le conducteur du véhicule! et non le piéton!
ou pet être que 196 N est simplement la force à laquelle est soumis le piéton pendant toute sa projection.

On en conclut que :
F totale=force d'impacte + f = 192.6 + 5250 - f(air) = 5442 N !!!!

On soustrait aussi les frottements de l'air mais je les néglige ici car je ne sais pas comment les calculer.
Mais maintenant j'aimerai savoir comment procéder pour une décélération??

[soso1022]

J'ai pris l'exemple dune voiture de 1500 kg, soit F=4800N !
Et pour le piéton je ne suis pas dacor pour f=60*3.21 car l'accélération reçu par le piéton n'est pas la même que la voiture.
Le piéton passe à 50 en un intervalle beaucoup plus faible! donc l'accélération est ce que j'ai calculé avant je pense, ce qui est logique, lorsqu'on met une pichenette dans un objet il part très vite et donc le piéton à reçu une bonne pichenette en pleine face lol.

En gros, pour la voiture on prend son accélaration moyenne sur les 30 mètres car on estime que le piéton n'a rien modifié à cela pendant l'intervalle delta t mais pour le piéton on s'intéresse uniquement à son accélération instantané lors du choc!!

Ai-je le droit de faire ça au moins?cela ne me paraît pas faux...

Par contre ce que vous avez calculez f=60*3.21=192.6N je pense que c'est la force à laquelle est soumis le conducteur du véhicule! et non le piéton!
ou pet être que 196 N est simplement la force à laquelle est soumis le piéton pendant toute sa projection.

On en conclut que :
F totale=force d'impacte + f = 192.6 + 5250 = 5442 N !!!!

Ai-je tord?

On en conclut que :
F totale=force d'impacte + f = 192.6 + 5250 - f(air) = 5442 N !!!!

On soustrait aussi les frottements de l'air mais je les néglige ici car je ne sais pas comment les calculer.
Mais maintenant j'aimerai savoir comment procéder pour une décélération??

[triall]

Non, non ,désolé prenons un exemple plus simple, voiture 1000kg , accélération 3m/s² , il faut une force de 3000N pour propulser cette voiture .
Pour le choc mou , donc piéton scotché à la voiture on peut écrire MV=(M+m)V' et calculer l'énergie dissipée pendant ce choc en calculant la différence d'énergie cinétique avant le choc (0.5Mv² ) et après (0.5M+m)V'² Voilà .
Vous avez l'air de croire que c'est ces 3000 N qui propulsent le piéton, grave erreur !
Supprimez l'accélération, la voiture a une vitesse constante, 50km/h , donc aucune force ne la pousse, et pourtant si le piéton est percuté , il va subir une force énorme en peu de temps, à peu près la même que celle qu'il aurait subi voiture accélérant (un poil moins). C'est la force d'inertie , d'impact...
C'était le sujet de départ de la discussion . Voiture accélérant il va subir la force d'impact que l'on ne peut calculer + 60x3 N , donc une force un peu plus importante .

Votre piéton, en percutant la voiture, devient passager , si la voiture continue à accélérer, pendant la force de l'impact et après la force il subira , en plus de la force énorme de l'impact que je ne peux calculer 60x3 N . comme le pilote de la voiture pas plus.

[soso1022]

Non, non ,désolé prenons un exemple plus simple, voiture 1000kg , accélération 3m/s² , il faut une force de 3000N pour propulser cette voiture .
Pour le choc mou , donc piéton scotché à la voiture on peut écrire MV=(M+m)V' et calculer l'énergie dissipée pendant ce choc en calculant la différence d'énergie cinétique avant le choc (0.5Mv² ) et après (0.5M+m)V'² Voilà .
Vous avez l'air de croire que c'est ces 3000 N qui propulsent le piéton, grave erreur !
Supprimez l'accélération, la voiture a une vitesse constante, 50km/h , donc aucune force ne la pousse, et pourtant si le piéton est percuté , il va subir une force énorme en peu de temps, à peu près la même que celle qu'il aurait subi voiture accélérant (un poil moins). C'est la force d'inertie , d'impact...
C'était le sujet de départ de la discussion . Voiture accélérant il va subir la force d'impact que l'on ne peut calculer + 60x3 N , donc une force un peu plus importante .

Votre piéton, en percutant la voiture, devient passager , si la voiture continue à accélérer, pendant la force de l'impact et après la force il subira , en plus de la force énorme de l'impact que je ne peux calculer 60x3 N . comme le pilote de la voiture pas plus.

Il y aurait il un autre exemple ou une simple explication qui expliquerait pourquoi ce ne sont pas F=3.2*1500 N qui propulse le piéton car je n'arrive pas à comprendre.

Jusqu'ici tout va bien car ce que je pensais et juste, la force subit par le piéton est plus grande si la voiture était en train d'accéléré.
Et dans le cas d'une décélération, comment démontrer si la force du choc sera plus faible ou non?et pourquoi?

[triall]

Il y aurait il un autre exemple ou une simple explication qui expliquerait pourquoi ce ne sont pas F=3.2*1500 N qui propulse le piéton car je n'arrive pas à comprendre.

Oui, c'est clair je vous l'ai montré , si la voiture a une vitesse constante , pas d'accélération , pas de force , pas de 3.2x1500 N et pourtant le piéton est tout de même propulsé , il passe de 0 à 50km/ h en un temps très bref , et pour cela il lui faut une force, c'est la force d'inertie de la voiture .
Prenez le cas d'un train qui accélère, à la place de la voiture, le choc sera le même , ou presque mais on devra fournir au train de 50000Kg une force de F=3.2x50000 =150000 newtons ..Vous voyez bien que ces 150000 N ne peuvent être responsable de la force d'impact , le piéton serait en miette, alors que le choc est à peu près le même , sauf que V' sera pratiquement de 50 km/h , le train n'aura pas changé sa vitesse , rappelez- vous que MV=(M+m)V' V'=MV/(M+m) soit pour le train 50000V/50060 =0.99888V vitesse quasi identique . Au lieu de passer de 0 à 48 (1500x50/1560) , il passera de 0 à 49,99 . Il est clair que le piéton ne subira pas une force de 150000 N l'équivalent d'une force exercée par 15 tonnes !
2 exemples qui devraient servir de preuve formelle !

En cas de freinage la force en moins sera 60x3.2 N .. Cherchez une vidéo où il y a un choc avec mannequin,on devrait trouver la force d'impact qu'il doit subir ..A noter que la voiture subit une force exactement égale et opposée (action-réaction) ; c'est ces 2 forces qui sont à l'origine de la conservation de la quantité de mouvement ...
Bonne soirée...

[soso1022]

Il doit surement exister un logicel de simulation ou une video, je cherche mais je n'ai qu'une video avec un vrai piéton, mais on ne connaît pas la vitesse du véhicule ni le temps d'impact à moins de chronométré en ralentissant la vidéo...il ne va pas très vite mais pourtant le piéton est k.o.

http://www.youtube.com/watch?v=7-xJivtQcKY

Mais par contre on dit 60*3.2 N mais qu'est ce que cela représente concrètement?100N représenterait quoi ?
Et où retrouve t-on le signe (-) pour une décélération car vous me dîtes que lorsque la voiture décélere alors la force est plus faible que si la voiture accélérait ou à vitesse constante.

"Dans le cas de rotation c'est inutilement compliqué.
Si on prend un simple choc frontal:
Soit 0 et M la vitesse et la masse de l'obstacle, et v et m la vitesse et masse du projectile.
Vu de l'obstacle, la qm est vM.
Dans le repère du centre de masse, de vitesse vm/(M+m) par rapport à l'obstacle, les vitesses sont respectivement -vm/(M+m) et vM/(M+m). Après un choc mou (vitesse relative nulle), la vitesse est 0 dans le repère du centre de masse, ce qui donne une vitesse dans le repère initial de l'obstacle vm/(M+m).
Le gain en vitesse de l'obstacle est donc vm/(M+m). En prenant 1 tonne pour l'obstacle et 6 1021 tonnes pour la Terre, celle-ci voit sa vitesse augmener de 1/6 10-21 fois la vitesse de l'obstacle. Par ex, 1000 km/h donne 4.6 10-20 m par seconde, ou encore 1 angstrom par millénaire, en gros..."

Je viens de trouver sur le forum dont j'ai parlé en première page. Est-ce vraiment possible?

[triall]

Pour les Newtons, sur Terre tout objet qui tombe dans le vide accélère à 9.8 m/s² , Galilée faisait tomber des boules de masse différentes , et elles tombaient en même temps , ainsi une masse de 100kg subit une force de F=m.g=1000x9.8= 9800 Newtons. 100Newtons c'est le poids de 10.2 kg donc ..

Pour la vidéo, il est clair (heureusement ) , que la voiture freine à mort , c'est pour ça que le piéton ne reste pas scotché . On ne peut voir donc la variation de vitesse de la voiture pour le choc .

Pour vos calculs, inutile ici de parler du centre de masse, le repère est le piéton qui est à 0km/h ..

Pour la fin, vous lancez un projectile d'une tonne contre un mur , en théorie cela fait bouger la Terre, oui, (en rotation) c'est vital pour comprendre la conservation de la quantité de mouvement . On peut considérer que la voiture donne toute sa quantité de mouvement à la Terre . Si on voulait être précis comme il s'agit de rotation c'est plutôt le moment angulaire qui est conservé ...Mais votre masse de la Terre n'est pas bonne.
Il y a un fameux paradoxe avec l'energie du TGV qui ne peut être résolu qu'en prenant en compte la quantité de mouvement de la Terre .
Pour un choc contre un mur , on peut calculer, je pense la force , et le nombre de g encaissés par la voiture , en mesurant de combien a bougé le centre de gravité de la voiture à partir du moment où le pare-choc touche le mur on écrit 0.5mV²=F.L si L est cette distance V sa vitesse à l'impact .
Pour être complet ou presque, pour savoir l'énergie encaissé par le piéton , c'est évidemment 0.5 mv'² pour la voiture c'est 0.5 MV²- 0.5Mv'²

[soso1022]

"Et où retrouve t-on le signe (-) pour une décélération? car vous me dîtes que lorsque la voiture décélere alors la force est plus faible que si la voiture accélérait ou à vitesse constante?"
Vous n'avez pas répondu à cela,enfin si vous avez la réponse.

Et par contre tout ce que j'ai calculé sur la force d'impact est faux? lorsque j'ai essayé d'estimer le temps du choc etc tout est faux ci dessous?
"dans le cas ou v initiale= 20km/h on a a=1.2m/s² donc delta t = 0.28/1.2=0.23 s donc F=1826 N
dans le cas ou v initiale= 0 km/h on a a=3.3m/s donc delta t=0.08s et F= 5250 N"
ou est ce correct mais il faut soustraire par la force de propulsion de la voiture qui est de 1500*a
on aura donc pour v0=0 F=1826 N - 1800=26 N et pour v=20km/h on aurait F=5250-4950=300N ???
ceci à l'air faux car un écart de 274 N pour une accélération multiplier 3...on multiplie la force quasi par 12 cela me paraît un peu trop, quel erreur ai-je ENCORE faite?


Et à propos du déplacement de la Terre, si cette fois le mur est situé exactement au centre de rotation de la Terre on peut carrément déplacer la planète? enfin je pense que l'attraction du soleil est beaucoup trop forte pour l'éloigner mais je pense qu'on peut la rapprocher du soleil sinon.Mais si cela marche c'est efficace si l'on veut éviter une météore enfin si cela est possible.

"En prenant 1 tonne pour l'obstacle et 6 1021 tonnes pour la Terre, celle-ci voit sa vitesse augmener de 1/6 10-21 fois la vitesse de l'obstacle. Par ex, 1000 km/h donne 4.6 10-20 m par seconde, ou encore 1 angstrom par millénaire"
De combien aurait été rapproché la planète du soleil si ceci est bien possible?

ps:Si j'en demande un peu trop arrêter moi tout de suite ^^

[triall]

Bonjour, écoutez, j'ai du me répéter 3 fois, je vous ai indiqué les calculs que l'on pouvait faire , la démarche que j'ai simplifiée, car il faudrait tenir compte de la rotation des roues, et faire attention si la voiture accélère il n' y a pas conservation de la quantité de mouvement au niveau de la voiture et du piéton sauf si on prend un temps bref autour du choc .. Estimez le temps de contact à 0.1s , et vous pourrez faire tous les calculs (la force moyenne que subit le piéton pendant le choc , l'accélération qu'il prend...) avec les équations que je vous ai indiquées ! Car ce n'est pas parce que l'on sait qu'il passe de 0 à 48 km/h que l'on connait son accélération , par contre si l'on sait que ça a duré 0.1 s , on applique Delta V= a.t , a étant l'accélération, on trouve a=13,3/0.1=133m/s² , et une force de 60x133 Newtons ,ça fait beaucoup , mais ça veut pas dire grand chose. A ça vous ajoutez ( en cas d'accélération) ou retranchez (freinage) si vous voulez la petite force trouvée ( 60x3 je crois) .C'est quoi ce V initiale, ? employez les bons mots, je vous ai affirmé que vous ne pouvez calculer le temps de contact du choc , vous avez le droit de ne pas me croire ...
Pour la Terre , voilà comment cela se passe, la quantité totale de moment angulaire(c'est l'équivalent de la quantité de mouvement) est conservée, c'est à dire , au final la terre ni ne ralentit, ni accélère , ainsi si la voiture est à l'arrêt , qu'elle accélère, avec ses roues elle pousse la Terre vers l'arrière (ce n'est pas mesurable mais calculable) , ensuite qu 'elle freine, se paye un mur pour être à nouveau à l'arrêt, elle fait arrêter le léger mouvement de rotation précédent, ainsi il ne s'est rien passé, et aucune voiture , avion, piéton, troupeau qui reste sur Terre ne pourra faire , au final tourner, ni avancer celle ci !

[soso1022]

Ah non c'est simple, F= delta V / delta t et V2 ou v' comme vous voulez est égal à MV/(M+m) donc
V2=13.72 et donc delta V=0.28
Et a=(V1²-vinitiale²)/(2*30)
dans le cas ou v initiale= 20km/h on a a=2.7m/s² donc delta t = 0.28/2.7=0.1 s donc F=4050 N
dans le cas ou v initiale= 0 km/h on a a=3.3m/s donc delta t=0.08s et F= 5250 N

On retrouve donc environ les mêmes valeurs que précédemment lorsque j'ai utilisé le cas d'un choc élastique.Est-ce normal?
Et on voit bien que si l'accélération triple et bien la force du choc triple aussi, et vice versa.

Bon ce n'est pas important, je pensais que l'on pouvait estimer ce temps de choc en estimant que l'accélération de la voiture reste constante pendant tout le trajet de la voiture et même pendant le choc.Mais je viens de voir mon erreur au dessus, si l'accélération resterai constante alors V2 > V1 or dans chaque cas je trouve V2<V1 car j'ai utilisé
V2=V1M/(M+m) et donc ce n'est pas cohérent car M(M+m)<1

Dans ce cas, tout ce que j'ai fait est faux car je me suis lancé dans des calculs avant de bien réfléchir, il n'est pas possible de calculer le temps de choc en effet.
Le principal est que ce que l'accélération joue sur la force d'impact.

Merci quand même pour votre aide et bonne journée

[soso1022]

ptite correction:
M/(M+m)<1