Comparaison de chute sur divers matériaux

[inviteae3066b8]

Bonjour,

Je ne suis pas quelqu'un de très connaisseur dans le milieu des matériaux et de la physique, d'où ce message.
La question que je me suis posée par simple curiosité, était de savoir quel est la valeur de l'énergie absorbée (après une chute, sans frottements d'air pris en compte, d'un bâtiment de 15m par un corps de 50kg, à une vitesse initiale nulle. La gravité est de 9,81 m/s²) lorsque le corps touche un sol en béton et un sol herbeux... Et surtout quel est le pourcentage d'énergie absorbée par l'un par rapport à l'autre.

Par contre, je ne connais absolument rien du tout sur la résistance des matériaux (et donc les valeurs... si vous avez besoin d'autres données, je ne suis pas la personne la plus renseignée). Tout est sorti d'une scène imaginée dans ma tête, c'est pour cette raison :-/
Je sais que ma question est très floue, mais si vous pouvez réussir à avoir un résultat avec (si c'est possible) des valeurs possibles et réalistes, ce serait vraiment très sympathique de votre part.
Est-ce que ce serait également possible de voir le développement de vos calculs ?

Merci d'avoir lu ce message et merci également à ceux qui y répondent.
J'espère que vous réussirez à estomper cette curiosité qui me ronge.
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[invitecaafce96]

Bonjour,
Répondre à la première partie de la question est facile .
Répondre à la 2 ème partie , non , car cela dépend des matériaux en présence ( et de leur géométrie).

Je vous propose d'imaginer les cas extrêmes suivants :
-Une bille d'acier tombe sur une plaque d'acier .
-Une boule de pâte à modeler tombe sur une plaque d'acier.
-Une bille d'acier tombe sur un sol très mou, en argile mouillée .
-Une boule de pâte à modeler tombe sur un sol très mou .

Quand à faire ce genre de calculs pour "s'amuser" , je laisse ceci à plus courageux ( et plus compétent) que moi ...

[invitef51527eb]

Bonjour,
L'énergie absorbée dépendra de la capacité du matériau composant le sol de se déformer. Si on le suppose que le béton est indéformable, à peine plus de 0% de l'énergie sera absorbée (surement par échauffement). Pour le sol herbeux, tout dépend donc de la nature de la terre, si elle est sèche ou mouillée, etc... mais elle ne va pas se déformer beaucoup non plus.

Pour ce qui est des calculs d'énergie, on peut au moins calculer facilement l'énergie qu'aura le corps juste avant de toucher le sol : d'après le principe de conservation de l'énergie (puisqu'on a décidé de négliger les frottement), l'énergie au niveau du sol, purement cinétique, est égale à l'énergie en haut du bâtiment, purement potentielle, donc égale à mgh = 50*9.8*15=7350 Joules.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Toujours qualitativement, on peut aller un tout petit peu plus loin.
Pendant la collision les deux objets subissent des déformations. Mettons L1 et L2.
Comme les forces sont les mêmes (action-réaction) les déformations seront dans le rapport inverse des "élasticités" (oui, même s'il n'y a pas restitution par la suite):

Mais l'énergie "stockée" dans chaque corps sera:

et

Le rapport des énergies "stockées (ou encaissées) par chaque objet sera:


Donc, si le béton se déforme peu par rapport à l'autre corps, c'est l'autre corps qui encaissera presque tout. S'il est plastique (pas élastique) toute cette énergie se transformera en chaleur et fractures.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteae3066b8]

@Catmandou: Je prendrai en compte de ces expériences, merci de les avoir proposés.
@pbord: En effet, j'ai également le même résultat que vous pour la valeur de l'énergie.
@LPFR: Un petit ajout non négligeable de votre part, et vous avez bien compris ce à quoi je pensais !

Merci pour vos réponses