A/ Utilisation des propriétés du mélange
Suite à ces observations, il semblait évident qu’un produit avec de telles propriétés devait avoir de nombreux avantages qui semblaient pouvoir être utilisé dans la vie de tous les jours. Le fait que le mélange se solidifie instantanément pendant un choc nous a donné l’idée que la protection pouvait être le domaine d’exploitation le plus adapté au mélange. Nous avons donc effectué quelques recherches qui nous ont conduit à une vidéo sur le site youtube.fr. Elle montrait une expérience où le mélange que nous étudions était utilisé comme protection d’un oeuf jeté à différentes hauteurs
B/ Expériences
1- L'expérience de l'oeuf
Objectif:
En se servant de notre mélange idéal, nous voulions voir s’il pouvait effectivement protéger des chocs un corps fragile que nous avons modélisé par un oeuf.
Réalisation:
Les proportions du mélange étaient de 55% de Maïzena et de 45% d’eau. Nous avons réalisé 500g de matière que nous avons versé dans un sac de congélation. Puis nous avons introduit l’oeuf à l’intérieur en vérifiant qu’il était totalement immergé. Nous avons décidé de réaliser cette expérience dans la cour de notre lycée.
Pour voir le protocole de cette expérience, cilquez par ici.
Quatre hauteurs différentes étaient possibles pour réaliser l’expérience. A l’aide d’un mètre, nous les avons mesurées :
-1ère hauteur : 1m77 : Après sa chute, l’oeuf était toujours intact.
-2ème hauteur : 2m90 : La différence de niveau n’a pas eu d’impact sur celui-ci.
-3ème hauteur : 6m40 : Nous avons réalisé cette expérience trois fois. Deux fois sur trois elle a été concluante. Lors de l’expérience où l’oeuf s’est brisé, l’oeuf ne devait pas être totalement immergé. Il est donc possible qu’il est touché le sol sans protection.
Il semblait intéressant de calculer les vitesses aux différentes hauteurs testées, pour voir si elles influent sur la protection de l’oeuf. A l'aide des logiciels Regressi et Aviméca, nous avons réalisé les courbes d'étalonnage.
Tout d'abord, sur Aviméca, à l'aide d'une chronophotographie, nous avons fait un pointage. Ensuite, nous avons transferé les données sur regressi pour pouvoir obtenir les courbes ci-dessous. Les formules que nous avons utilisées sont :
granduer dérivée: v = y/t
énergie cinétique : EC = 0.5*m*v² avec m = 0.6Kg
énergie potentielle de pesenteur : m*g*y avec m = 0.6 Kg et g = 9.81 N/Kg
courbe hauteur 1 : 1m77
courbe hauteur 2 : 2m90
Courbe 3: 6m40
Pour calculer ces vitesses, deux choix s'offraient à nous. Tout d'abord, nous pouvions utilisé les méthodes vues en classes et considérer que la vitesse instantanée au moment de l'impact était la même qu'à l'instant juste avant (delta v6= delta v7-delta v5). seulement, nous ne savions pas qu'elle était la vitesse juste après l'impact, l'objet étant immobile. Ce mode de calcul était donc impossible. Alors , avec l'aide de nos professeurs et des livres de physiques, nous nous sommes servies de cette notion abstraite qu'est l'énergie pour calculer nos vitesses. Ainsi, grâce aux logiciel Regressi, nous avons tracé les courbes de l'énergie cynétique:Ec=0.5*m*v^2, avec m: la masse de notre objet en g et v: sa vitesse en m/s. Nous avons constaté que l'énergie cynétique augmente en fonction du temps ( courbe ascendante).Ensuite, nous avons ontenu le tracé de l'énergie potentielle de pesanteur: Epp=m*g*y, avec m: la masse de l'objet, g: l'attraction terrestre arrondie à 9.81 n/kg et y: l'ordonnée de la courbe, correspondant à l'altitude de notre objet en m. Nous avons alors observé que l'énergie potentielle de pesanteur diminue en fonction du temps et ce à cause de la perte d'altitude de notre objet (courbe descendante). Et enfin , nous avons du calculer l'énergie motrice, correspondant à la différence entre énergie potentielle de pesanteur et énergie cynétique.
Nous n'avons pas eu le temps d'exploiter les courbes effectuée
2- L'expérience du gant
Objectif :
Nous avons voulu voir si le mélange eau/maïzena pouvait protégé plus qu’un corps fragile. Nous avons donc expérimenté cette matière pour protéger un corps humain. Nous voulions voir si nous ressentirions une pression au moment de l’impact due au durcissement de la matière ou des petites ondes de choc.
Réalisation :
Nous avons pris un gant de médecine que nous avons rempli de 150g de mélange « idéal ». Nous avons inséré notre main dans le gant plein de maïzena. Notre main est protégée par un deuxième gant pour ne pas se salir. A l’aide d’un objet quelconque, ici une spatule en bois, nous créons un « choc ».
Pour voir le protocole d'expérience, c'est par là
Conclusion :
Le mélange maïzena/eau protège des chocs mais aussi les absorbes complètement. En effet, la personne qui a la main dans la « protection » ne ressent ni les chocs ni une pression due au durcissement du mélange. Donc cette matière peut être utilisée pour faire des protections pour l’homme car il ne ressentirait absolument aucun choc.
C/ Liens avec les nouvelles protections actuelles
Nous avons cherché si d’autres matériaux, exploités actuellement, possèdent les mêmes propriétés que notre mélange. En effet, les américains ont mis à profit la souplesse, la légèreté ainsi que de l’étonnante propriété d’un fluide, qu’ils nomment « shear thickening fluid » pour mettre au point des protections semblables à des gilets pare-balles mais pouvant s’utiliser sur les parties du corps non protégées habituellement. Leurs produits semblent ressembler fort bien à se que nous souhaitions faire avec notre mélange eau/Maïzena. Cependant, eux, avec leur technologies de pointe et leurs connaissances poussées en ce domaine ont réussis à améliorer la qualité première de leur fluide en y ajoutant des nanoparticules augmentant l’aspect protecteur de ces « gilets pare-balles. » Dans le même esprit, les japonais ont eux aussi su se servir des fluides non newtoniens qu’ils modifiaient de la même façon pour créer des vêtements dont le but premier n’est pas de protéger du froid mais des chocs. Ils ont déjà mis au point des gants, des bonnets, ainsi que des protections de rollers contenant un fluide qu’ils nomment « slim». Ces recherches nous ont confortées quant à la possible vraisemblance de notre projet.
