Un mélange efficace ?

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Ensuite, nous avons cherché le dosage optimal qui devait être un compromis entre souplesse et rigidité lors des chocs. Pour cela, nous avons décidé de réaliser une expérience que nous avions vue sur internet où une personne se servait du mélange maïzena et eau pour protéger un œuf.

Description :
Dans cette expérience nous avons réalisé plusieurs dosages, chacun des mélanges obtenus fut placé dans un sac de congélation. Ensuite nous avons mis à l’intérieur de chaque sac un œuf cru. Puis nous les avons lâchés de 50cm et avons noté si l’œuf à l’intérieur du sac était cassé ou non. Si il n’était pas cassé nous avons augmenté la hauteur et refait le lâcher et ainsi de suite.
Nous avions pour chaque mélange une masse de départ de 300g de maïzena et nous avons rajouté plus ou moins d'eau afin d'obtenir trois mélanges :

bulletLe premier, très liquide, avec 300g de maïzena et 325mL d'eau.  
bulletLe deuxième, toujours liquide, avec 300g de maïzena et 300mL d'eau.
bulletLe troisième, plutôt solide, composé de  300g de maïzena et 245mL d'eau.

Nous avons aussi utilisé un quatrième sac contenant que de l’eau afin de vérifier que c’était bien le mélange qui protégeait des chocs.

 

 

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Photo du contenu du sac.

Les hauteurs que nous avons choisies étaient 50cm, 1m, 2m et 5m.
Ci-dessous un tableau des résultats :

Hauteur du lâcher :

Mélange 1
300g de maïzena et
325mL d'eau

Mélange 2
 300g de maïzena
et 300mL d'eau

Mélange 3
300g de maïzena et
345mL d'eau

Mélange 4
eau
(témoin)

50cm

œuf cassé

œuf intact

œuf intact

œuf cassé

1m

-

œuf intact

œuf intact

-

2m

-

œuf intact

œuf intact

-

5m

-

œuf intact

œuf intact

-

 

 

 


Vidéo de l'expérience avec le mélange 2 à 5m de hauteur.

 

Ainsi nous pouvons conclure que le mélange qui correspond à nos besoins est celui composé de 5O% en masse de maïzena et d'eau.

Il nous a paru intéressant de savoir à quelle vitesse arrivait le sac sur le sol et quelle était l'énergie cinétique emmagasinée.
Pour calculer la vitesse au moment du choc nous avons utilisé la formule :
v²=2gh
Pour une hauteur de 5m la vitesse est donc :

v²=2*9.81*5
v²=98.1
v=9.9 m/s
v=35.65 km/h

Remarque: à cette vitesse, les frottements aérodynamiques sont négligeables.
L'énergie cinétique emmagasinée  est :
Ec=0.5mv²

Soit pour le sac et l'oeuf :
Ec=0.5*0.65*98.1
Ec=31.88 J

Ainsi, avec une énergie cinétique faible, le mélange se rigidifie et protège l'oeuf. Dans le cas d'un homme de 70kg qui chute à 10km/h l'énergie cinétique vaut  97,2 J > 31.88 donc le mélange se solidifiera sans problème et jouera le rôle d'une protection rigide.

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