Encore du #sport !
En fait je ne connaissais pas ce passe-temps (mot-clé « stick bombs ») et c’est une belle histoire de #science #amusant, inspiré d’un travail d’étudiants
▻http://www.lemonde.fr/sciences/article/2017/08/21/stick-bombs-le-mystere-du-serpent-de-batonnets-devoile_5174822_1650684.html
Je laisse @enuncombatdouteux se charger de copier le texte. Sinon j’envoie le pdf à la demande
« Stick bombs » : le mystère du serpent de bâtonnets dévoilé
Une tresse de bouts de bois se défait en se dressant comme un cobra : deux équipes françaises ont étudié la mécanique des spectaculaires « bombe de bâtonnets ».
Ce cobra-là n’est pas dangereux, mais sa domestication a pourtant nécessité deux équipes de chevronnés spécialistes. Il est quasiment inconnu en France, mais très populaire ailleurs, en Asie ou aux Etats-Unis.
C’est en fait le surnom d’un divertissement aussi futile que l’art d’aligner des milliers de dominos et de les faire tomber en cascade… Il s’agit là d’entremêler dessus, dessous, en une succession de losanges, des bâtonnets de bois – identiques à des abaisse-langues de médecin –, pour constituer un long croisillon horizontal, puis d’en lâcher une extrémité. Le bel assemblage se défait alors, en éjectant un à un les bâtonnets. Puis la tresse se soulève, se redresse et, telle une tête de cobra, se met à cracher les bâtonnets tout en reculant. Le record de 2016, détenu par une équipe autrichienne de 22 personnes, a assemblé plus de 40 900 bâtons, détruits en moins d’une minute… Les vidéos de ce record ou d’autres, visibles sur Internet sous le nom de stick bomb (« bombe de bâtonnets »), sont spectaculaires.
Energie cinétique
A quelle vitesse le cobra recule-t-il ? A quelle hauteur se dresse-t-il ? Quels bâtonnets seraient les meilleurs ou les pires ? Autant de questions auxquelles viennent de répondre deux équipes indépendantes de physiciens français, à Paris – Ecole polytechnique, Ecole normale supérieure (ENS), Centre national de la recherche scientifique, CNRS – et à Lyon – université et CNRS –, dans deux articles à paraître dans la Physical Review Letters et l’American Journal of Physics.
Pas vraiment une coïncidence quand on sait que ces physiciens entraînaient des étudiants participant au tournoi international des physiciens, une compétition amicale où les équipes, lors de joutes verbales contre leurs adversaires, essaient de convaincre de la pertinence de leurs analyses sur des sujets de physique non vraiment résolus. Le mystérieux cobra était au programme de l’édition 2016 (remportée par l’ENS de Lyon au niveau mondial). « Sur cet exemple, nous n’avons pas été convaincus par les équipes, et avons décidé d’approfondir », dit Frédéric Chevy, qui d’ordinaire « dresse » les atomes froids dans son laboratoire de l’ENS à Paris.
Le « moteur » du serpent est vite identifié. Lorsqu’on les entremêle, l’un dessus, l’autre dessous, les bâtonnets se tordent, et la tresse emmagasine de l’énergie élastique. Elle sera restituée en énergie cinétique – et dissipée aussi en vibration, friction –, et donc en mouvement. Le cobra tête haute, cette énergie équilibre la gravité, et les deux équipes arrivent à déterminer ainsi la vitesse qui dépend principalement de la longueur et de l’épaisseur des bâtonnets. Les plus épais et les plus courts allant plus vite.
« On sait quels bâtons choisir pour filer à 30 m/s, mais cela est presque trop rapide, et on profite moins de l’effet tête dressée », indique Nicolas Taberlet, spécialiste de mécanique des fluides et des milieux granulaires à l’université de Lyon. Il conseille aussi de sécher les bâtons pour gagner en vitesse.
De même, le joueur peut varier l’angle des losanges afin d’étirer plus ou moins la tresse en longueur. Telle une ola dans un stade, plus les éjections sont éloignées – donc la tresse étirée –, plus la vague se propage vite.
Les Lyonnais ont aussi estimé la hauteur maximale du cobra, favorisée elle aussi par les faibles épaisseurs. Les Parisiens ont préféré explorer les domaines de paramètres autorisant la propagation de l’onde. « La plage est étroite, résultat d’une compétition entre la gravité qui plaque le serpent et l’élasticité qui le tord et le fait monter », indique Frédéric Chevy. Trop rigides, des bâtons cassent pendant le tressage. Trop souples, la tresse ne décolle pas. Les abaisse-langues – ou les bâtons d’esquimaux de format américain – sont finalement les meilleurs, et moins chers que les produits vendus comme jouets.
« Ce n’est pas qu’un jeu »
Les deux équipes ont comparé leurs théories à des expériences utilisant plusieurs types de composants. « Le résultat est convaincant et élégant, salue Basile Audoly, spécialiste de mécanique au CNRS dans le laboratoire de mécanique du solide de l’Ecole polytechnique. Ce système possède un comportement continu car une onde se propage, mais aussi discontinu, car l’extrémité “explose”. Sa modélisation n’est pas simple et est analogue dans l’esprit à ce qu’on doit faire pour étudier une chaîne articulée, par exemple. C’est très profond, et cela montre que ce n’est pas qu’un jeu. »
« Le travail n’est pas fini. Il faudrait mieux décrire le mécanisme d’éjection pour prédire l’angle vers lequel les bâtonnets partent à l’extrémité », estime Frédéric Chevy. « Nous pouvons prédire la hauteur maximale, mais pas la hauteur réelle, qui dépend de processus plus fins tenant compte des rotations des vibrations, du bruit qu’on entend… »,
confirme Nicolas Taberlet.
« Cela montre que le tournoi peut fournir de la matière à des physiciens », souligne Daniel Suchet, l’organisateur de la sélection française de cette compétition mondiale, actuellement au laboratoire mixte CNRS-université de Tokyo sur les cellules photovoltaïques.
Dernier détail, pour les amateurs. Il faut choisir avec soin à quelle extrémité on lâche la bête pour qu’elle se redresse. Si on opte pour la mauvaise, le premier bâton part vers le haut, et la tresse ne décolle pas. Le serpent crachera son venin mais sans se redresser.