L'échelle du rebond.

[Leckbridge]

Bonjour

A plan de rebond et à matière égale, une petite balle de ping pong tend à rebondir haut et longtemps, (disons CE de 0.85 à vue de nez) avec un temps d'impact très court, tandis qu'une grosse balle de ping pong, disons de 1 mètre de diamètre, tendrait à moins rebondir, avec un temps de contact plus long. Une autre de 1 km s'écraserait.

Autrement dit, plus c'est gros, moins ça rebondit. Mais plus c'est petit, plus ça s'envole. La notion de rebond ne semble donc exister qu'à une certaine échelle.

C'est quoi les conditions d'un bond rebond, et surtout ses limites ?

Merci!
-----

[Deedee81]

Salut,

Il faut en effet tenir compte des effets de l'élasticité mais aussi de la résistance mécanique (grand => lourd => crash) et des frottements et autres forces de capillarité (pour de petits trucs).

Ca doit pas être facile à estimer.

[Dynamix]

Salut

tandis qu'une grosse balle de ping pong, disons de 1 mètre de diamètre, tendrait à moins rebondir,

Des preuves ?
Tu as fais des essais ?

[Leckbridge]

A Dynamix

Une balle de ping pong fait 4 cm de diamètre. Quand je la jette au sol un peu fort, je peux la faire rebondir à, disons 3m.
Une balle de ping pong de 1m de diamètre, c'est 25x plus. On doit donc imaginer un rebond de 3x25 soit 75 m.

Au moment de l'impact au sol, sans tenir compte de la dégressivité, la vitesse instantanée de la petite balle est de racine² de 2gh, soit racine² de 2x10x3 soit environ 8m/s.
Celle de la grosse balle serait de racine² de 2x10x75 soit environ 40m/s.

En terme d'accélération instantanée, la balle de 4 cm en aurait une à l'impact de 8m/s en entrée -(-8m/s en sortie)/0,02s (je donne une durée de contact au pif) soit 800m/s.
La grosse en aurait une de 40m/s en entrée -(-40m/s en sortie)/ 0,02s (à supposer des temps de contact égaux) de 4km/s.

Mes calculs sont un peu grossiers, mais à la louche, j'ai le sentiment qu'un essai pourrait me valoir des reproches.

La remarque me fait tourner autour de la solution: la limite du rebond, c'est le moment où ça casse! Au plus ça va vite, au moins ça résiste en face.

Exagérons le problème: quelles conditions pour que la Lune rebondisse sur la Terre le jour ou elle décidera de nous montrer de près sa face cachée? Quelle est la limite entre le possible et l'impossible?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Leckbridge]

A Deedee,

Forces de capillarité?

[Leckbridge]

Mes calculs ne sont pas que grossiers, ils sont faux. Pas de panique, je reviens. En vous priant de m'excuser.

[Deedee81]

A Deedee,
Forces de capillarité?

Dans l'air pour des petites tailles. Les poussières peuvent tomber trèèèèèès doucement. Mais c'est peut-être juste à cause de l'agitation moléculaire de l'air, à confirmer.

Un peut d'expérimentation serait sans doute utile aussi mais fabriquer des balles type ping pong n'est pas du plus facile.

[Leckbridge]

Mes calculs ne sont pas faux, ils sont juste grossiers. Pas de panique, je ne panique qu'une fois sur 2... En vous priant de m'excuser...

[Dynamix]

Une balle de ping pong fait 4 cm de diamètre. Quand je la jette au sol un peu fort, je peux la faire rebondir à, disons 3m.
Une balle de ping pong de 1m de diamètre, c'est 25x plus. On doit donc imaginer un rebond de 3x25 soit 75 m.

Tu supposes que la hauteur du rebond est proportionnel au diamètre de la balle ?
Sur quoi se base cette supposition ?
Et tu en déduit que le rebond dépend de la taille de la balle

[Leckbridge]

A Dynamix,

J'ai développé l'hypothèse que tu as toi-même suggérée en me demandant si j'avais la preuve qu'un diamètre plus gros ne pouvait pas rebondir autant qu'une petite balle de ping pong. J'ai montré que cela semblait improbable. A moins que tu n’aies eu en tête qu'une balle de 1m de diamètre pouvait rebondir à 3 m de haut comme une autre de 4cm, auquel cas je pense que oui, mais je n'ai pas de balle de 1m pour le tester et ça ne répondrait pas à ma question.

Mon but est de mettre en évidence le fait qu'on doit atteindre des seuils rendant le rebond impossible à tout point de vue à un certain moment. Qu'est-ce qui fait qu'en deçà d'une certaine échelle, il y a retour d'énergie possible, et au delà, il y a inévitablement crash? C'est ce moment que je cherche et les raisons de l'impossibilité.

Autrement dit: il y a élasticité sous condition de contact bref et de moindre surface. A mon avis, au delà d'une certaine échelle, on ne peut pas reproduire l'expérience d'une bille d'acier sur un sol en acier, sauf à trouver des matériaux encore plus durs, ou alors sous condition de changement de gravité.

Quelle pourrait être cette échelle, si limite il y a, où le rebond devient absolument impossible? Si tu as une idée sur la question, Dynamix, je te remercie.

[Leckbridge]

Merci Deedee81 pour la capilarité.

En effet, je n'ai pas la possibilité de fabriquer des balles de toutes tailles pour tester. Je me demandais si on pouvait faire la démonstration logiquement. Je connais quelques lois de cinématique, je patauge en cinétique.

[Dynamix]

A moins que tu n’aies eu en tête qu'une balle de 1m de diamètre pouvait rebondir à 3 m de haut comme une autre de 4cm

Il n' y a rien qui l' empêche .

mon avis, au delà d'une certaine échelle, on ne peut pas reproduire l'expérience d'une bille d'acier sur un sol en acier, sauf à trouver des matériaux encore plus durs, ou alors sous condition de changement de gravité.

C' est quoi cette "expérience d'une bille d'acier sur un sol en acier" ?

[coussin]

Vous avez répondu vous-même à votre question : la limite est de savoir si l'énergie du choc provoque une déformation élastique ou une rupture irréversible.
J'avais vu une vidéo sur Youtube où des mecs envoyaient une balle de golf contre un mur grâce à un canon pneumatique. Le but était justement de voir à quelle énergie la balle de golf ne rebondit plus et juste s'écrase et tombe...

[Leckbridge]

A Dynamix,

C'est, je crois, le rapport le plus proche d'un coef de restitution = 1. On arrive à 0,95. La balle de ping pong s'en rapproche, mais pas pour la même raison. Bien plus légère, elle se comprime et se propulse, compensant ainsi son manque d'énergie cinétique à la chute.

[Dynamix]

C'est, je crois, le rapport le plus proche d'un coef de restitution = 1. On arrive à 0,95.

Tu as fais l' essais ?

La balle de ping pong s'en rapproche, mais pas pour la même raison. Bien plus légère, elle se comprime et se propulse, compensant ainsi son manque d'énergie cinétique à la chute.

En quoi le rebond de la balle de ping pong serait-il différent de celui de la bille d' acier ?

[Leckbridge]

A Dynamix,

A ta 1ère remarque, je n'ai pas fait l'essai, je te renvoie à la littérature sur le sujet.

A ta deuxième remarque, je veux dire que la bille d'acier compte plus sur sa quantité d'énergie emmagasinée pendant la chute pour rebondir que sur sa capacité de compression.

A propos de ma question, si tu as une idée, je t'en serais très reconnaissant. Si elle est mal formulée, je te prie de m'en excuser.

[Leckbridge]

A Coussin

: la limite est de savoir si l'énergie du choc provoque une déformation élastique ou une rupture irréversible.

Oui, en effet. Je pose cependant ma question autrement: le principe de compression d'une balle de ping pong s'observe-t-il à d'autres échelles ? Par exemple, en 10 x, ou 100 fois, 1000 x plus grand?

Je veux savoir si ce que nous appelons rebond n'est qu'un phénomène qui s'observe à notre échelle humaine, et si un être 100 fois plus grand que nous ou 100 fois plus petit pourrait en imaginer l'existence.

[Dynamix]

je veux dire que la bille d'acier compte plus sur sa quantité d'énergie emmagasinée pendant la chute pour rebondir que sur sa capacité de compression.

Les deux sont indispensables .
Le rebond vient de la conservation de l' énergie mécanique .
Energie cinétique , transformée en déformation , puis restituée en énergie cinétique .
Et ce quelque soit la balle .

le principe de compression d'une balle de ping pong s'observe-t-il à d'autres échelles ? Par exemple, en 10 x, ou 100 fois, 1000 x plus grand?
Je veux savoir si ce que nous appelons rebond n'est qu'un phénomène qui s'observe à notre échelle humaine, et si un être 100 fois plus grand que nous ou 100 fois plus petit pourrait en imaginer l'existence.

Il n' y a pas à première vue de limite d' échelle .
A moinds de taper dans les 10^±xx

[coussin]

Rien à voir avec une quelconque échelle à mon avis. Encore une fois, c'est une question d'énergie emmagasinée au moment du choc.
Que le choc entraîne une déformation élastique ou non ne dépend que de la nature du matériau en question. Par contre, multiplier toutes les tailles par 10 ou 100 signifie augmenter les masses en jeu. Il faudra alors des vitesses lors des chocs beaucoup plus faibles pour avoir des rebonds.

[Sethy]

Deux phénomènes à ne pas négliger :

1) La courbure ... qui fait que les grandes sphères apparaissent quasiment plate (ex : la terre) en comparaison des petites.

2) Le phénomène (dont je ne retrouve plus le nom, merci à celui qui me dépannera) qui fait que 2 étoiles jummelles plutôt que de "foncer" l'une vers l'autre, vont "orbiter" autour du centre de masse du système binaire.

[Leckbridge]

Merci à tous pour vos réponses, elles cernent bien le problème soulevé.

[Leckbridge]

Bonjour,

Je me permets de relancer la discussion suite à une remarque de Dynamix qui me tracasse.

Un rebond, c'est de l'énergie de mouvement transformée en énergie de déformation retransformée en énergie de mouvement. Si j'ai bien compris.

Il y a donc déformation/reformation. Si la boule de pétanque rebondit moins qu'une balle de ping pong, ce n'est pas qu'elle est lourde : ce qu'elle déforme n'est pas reformé ( terrain de jeu).

Ceci dit, une bille en acier sur un plan en acier rebondit mieux que bien des balles (ai-je lu). Pourtant, une bille d'acier et un plan en acier, ça ne se déforme pas beaucoup. J'imagine mal la bille d'acier se déformer et se reformer après. Une balle de ping pong se reforme parce que les différences de pressions internes se rééquilibrent. Qu'est-ce qui, dans la bille d'acier sur un plan en acier, fait ou fait office de reformation?

En vous remerciant.

Note: l'hypothèse d'un rebond éternel est donc impossible d'abord parce qu'il suppose aucune déformation. C'est ça?

[Dynamix]

Note: l'hypothèse d'un rebond éternel est donc impossible d'abord parce qu'il suppose aucune déformation. C'est ça?

Non , pas du tout . Il n' y a pas de rebond sans déformation .
Un rebond éternel suppose aucune perte d' énergie , ce qui est impossible .

Ceci dit, une bille en acier sur un plan en acier rebondit mieux que bien des balles (ai-je lu).

Pas vraiment .
Il faut faire l' expérience .
Par contre bille d' acier contre bille d' acier , ça fonctionne très bien (voir pendule de Newton)

J'imagine mal la bille d'acier se déformer et se reformer après.

Et pourtant c' est bien ce qui se passe .

Une balle de ping pong se reforme parce que les différences de pressions internes se rééquilibrent. Qu'est-ce qui, dans la bille d'acier sur un plan en acier, fait ou fait office de reformation?

Les contraintes .

[Leckbridge]

Non , pas du tout . Il n' y a pas de rebond sans déformation .
Un rebond éternel suppose aucune perte d' énergie , ce qui est impossible .

C'est ce que j'ai voulu dire:

Un rebond éternel suppose un retour intégrale d'énergie (Ce = 1). Or, tout retour d'énergie suppose une déformation et toute déformation suppose une perte. En supposant un rebond sans perte, on suppose un rebond sans déformation, ce qui est impossible. Donc le rebond éternel est impossible.

Pas vraiment . Il faut faire l' expérience . Par contre bille d' acier contre bille d' acier , ça fonctionne très bien (voir pendule de Newton)

Si je fixe une bille d'acier au sol et que je fais tomber une autre bille d'acier identique pile à la verticale, comment ça se comporte?

Et pourtant c' est bien ce qui se passe

Qu'est-ce qui se passe exactement? Une compression du métal?

Quoi qu'il en soit, il me semble que cette compression est bien plus faible que celle de la balle de ping pong. Peut-on dire que la balle de ping pong compense sa faible énergie par une grande déformation, tandis que la bille a une petite déformation mais a plus d'énergie? Ou est-ce un autre principe ?

Les contraintes .

[Dynamix]

Si je fixe une bille d'acier au sol et que je fais tomber une autre bille d'acier identique pile à la verticale, comment ça se comporte?

Expérience facile à réaliser .
Tiens nous au courant des résultats .

Qu'est-ce qui se passe exactement? Une compression du métal?
Quoi qu'il en soit, il me semble que cette compression est bien plus faible que celle de la balle de ping pong. Peut-on dire que la balle de ping pong compense sa faible énergie par une grande déformation, tandis que la bille a une petite déformation mais a plus d'énergie? Ou est-ce un autre principe ?

Comme pour un ressort , il s' agit d' un travail = F.L
La faible distance L est compensée par une plus grande force F

[Sethy]

Ne faut-il pas être un peu plus nuancé ?

Traiter le rebond d'une bille en acier sur une autre exactement de la même manière que celui de la balle de ping-pong sur le sol me parait un peu réducteur.

N'étant pas physicien, c'est avec les bases que j'ai le plus difficile, mais si les physiciens distinguent les chocs élastiques des chocs inélastiques, il y a quand même (j'imagine) une bonne raison.

Bon évidemment, je ne dis pas que la balle de ping-pong qui rebondit peut être assimilé à un marshmallow mais entre noir et blanc, il y a une échelle de gris.

[Leckbridge]

Merci Dynamix !

Pour l'expérience, je ne suis pas en situation de tester grand chose en ce moment, d'où mes questions. Mais dès que je peux, ok.

[Deedee81]

Salut,

Ne faut-il pas être un peu plus nuancé ?
Traiter le rebond d'une bille en acier sur une autre exactement de la même manière que celui de la balle de ping-pong sur le sol me parait un peu réducteur.
N'étant pas physicien, c'est avec les bases que j'ai le plus difficile, mais si les physiciens distinguent les chocs élastiques des chocs inélastiques, il y a quand même (j'imagine) une bonne raison.
Bon évidemment, je ne dis pas que la balle de ping-pong qui rebondit peut être assimilé à un marshmallow mais entre noir et blanc, il y a une échelle de gris.

Tant qu'on reste dans le domaine élastique (vs le domaine plastique), amha, il n'y a guère de difficulté à traiter les deux sur le même pied.
Maintenant si on veut comparer, un ch'tit coup d'analyse dimensionnelle et hopppp (voilà qui plairait à StefJM ). C'est un peu le principe du travail sur maquette.

[Leckbridge]

... si les physiciens distinguent les chocs élastiques des chocs inélastiques, il y a quand même (j'imagine) une bonne raison.

Partant de l'info de Dynamix, il me semble que c'est juste une question de proportions. Il n'y a pas deux types de rebonds, seulement F/L qui diffère. Par contre, je crois bien que la notion d'élasticité est plus en rapport à la restitution d'énergie (ça renvoie ou pas) qu'à celle de déformation, même si l'une implique l'autre. Mais je sens que je vais encore me faire taper sur les doigts...

[Sethy]

Maintenant si on veut comparer, un ch'tit coup d'analyse dimensionnelle et hopppp (voilà qui plairait à StefJM )

Là j'avoue que tu m'as perdu en chemin ... Je ne vois pas trop ce que l'équation aux dimensions peut apporté dans ce contexte.