Astronaute et essoreuse
Un astronaute survivrait-il dans une essoreuse à salade ?
Nivel :
Lycée
Autor:
FizziQ
Objectif pédagogique :
Cette expérience permet aux élèves de comprendre les concepts d'accélération centripète et de force g de manière concrète. Elle établit un lien tangible entre la physique théorique et une application réelle dans le domaine spatial.
Concepts abordés :
Accélération centripète, Force g et ses effets physiologiques, Mouvement circulaire uniforme, Relation entre rayon, vitesse angulaire et accélération, Physiologie et limites du corps humain
Description de l'activité :
L'élève transforme une essoreuse à salade en centrifugeuse miniature en y plaçant son smartphone protégé, puis mesure l'accélération centripète maximale générée lors de la rotation. En comparant cette valeur aux limites de tolérance humaine, l'élève évalue si un astronaute pourrait supporter cette accélération. Il calcule ensuite la vitesse de rotation en tours par minute et analyse comment la taille du panier influence l'accélération.
Matériel requis :
Smartphone avec l'application FizziQ, Essoreuse à salade, Protection pour le smartphone, Chronomètre (optionnel), Mètre ruban pour mesurer le rayon de l'essoreuse
Eclairage scientifique
L'accélération centripète est la force qui maintient un objet sur une trajectoire circulaire. Elle est dirigée vers le centre du cercle et se calcule selon la formule a = v²/r = ω²r, où v est la vitesse tangentielle, r le rayon de rotation et ω la vitesse angulaire. Dans cette expérience, l'accéléromètre du smartphone mesure cette accélération en unités de g (1g = 9,81 m/s²). Les centrifugeuses d'entraînement des astronautes exploitent ce même principe pour simuler les forces supportées lors d'un décollage ou d'une rentrée atmosphérique. Les effets physiologiques varient selon l'intensité : à 2-3g, le sang s'accumule dans les jambes; à 4-6g, une personne non entraînée peut perdre connaissance; au-delà de 9g, même les pilotes entraînés risquent le black-out. Le rapport entre rayon et accélération centripète est particulièrement important : pour une même vitesse angulaire, l'accélération augmente proportionnellement au rayon. C'est pourquoi les centrifugeuses professionnelles ont généralement de grands rayons (4-8 mètres).