Boule de pétanque, balle de tennis, chute libre et résistance de l’air

Une histoire de boules ! Ah non, il n’y a rien de sexuel. 

Boule de pétanque et balle de tennis : laquelle chute le plus vite ?

Le débat est vif entre les journalistes et le scientifique Claude Allègre.

Je viens apporter ici ma contribution, avec un exemple quantitatif. J’épargnerai aux lecteurs une page remplie d’équations, notamment une équation différentielle, et j’irai direct aux résultats.

Supposons que nous supprimions l’atmosphère terrestre, les avions et les oiseaux du ciel tomberaient par terre. 

On lâche en même temps une boule de pétanque et une balle de tennis à une hauteur choisie de 10 mètres. On supposera que les deux corps ont le même diamètre : 7,6 cm. Néanmoins, leurs masses sont nettement différentes : 0,72 kg pour la boule de pétanque, et 58,5 grammes pour la balle de tennis.

  • Dans le vide, les deux corps parviennent au sol en même temps, après une chute de 1,43 s.
  • En revanche, dans l’air, la boule de pétanque parvient au sol avant la balle de tennis, mais l’écart est faible (1/5e de seconde). La chute de la boule de pétanque a duré 1,44 s, et la chute de la balle de tennis a duré 1,64 s. Un deuxième calcul montre aussi que la boule de pétanque parvient au sol avant la balle de tennis : pétanque t=1,53 s et tennis t=2,37 s (l’écart est alors de 0,8 s environ).

L’écart entre chaque durée de chute est faible comme les deux corps ont la même forme aérodynamique (sphérique). Mais l’écart devient important quand les formes aérodynamiques diffèrent, comme le cas d’un lest de plomb lâché avec une plume. Avec une plume, les frottements de l’air sont importants.

Voila, c’est la conclusion de mon calcul.

Et si on reproduisait l’expérience avec les boules de Flipper ?   Flipper

Dans les coulisses de la critique sur C. Allègre :

Si Claude Allègue se trompe parfois, je trouve que les critiques acerbes qu’il attire sur lui sont disproportionnées, quand on voit toute la haine qu’il inspire. Ses détracteurs le rejettent principalement pour des raisons politiques plutôt que sur des polémiques scientifiques. Ses détracteurs ne lui pardonnent pas de n’avoir pas soutenu Ségolène Royal et parce qu’il semble bien s’entendre avec Sarkozy. Laissons la politique de côté, et restons dans un contexte scientifique.

Si parfois Allègre se trompe, il dit cependant parfois aussi des choses sensées. Ce n’est pas parce que Allègre a parfois tort que cela signifie forcément que ses détracteurs aient raison… Allègre n’a pas tout le temps tort sur tout. Il est vrai que nier le changement climatique (climatoscepticisme) peut paraître risible. C’est tout aussi risible d’organiser des montages financiers sous prétexte de protection de l’environnement (le dogme du «tout carbone») dans le cadre d’une théorie climatique bourrée d’incertitudes aux paramètres multifactoriels. La France, avec sa superficie d’environ 1% du globe, ne peut pas grand chose à son échelle par rapport aux grands pays qui continueront à polluer. Évidemment, il faut des solutions scientifiques concrètes pour la protection de l’environnement, mais il faut le faire sans culpabiliser les citoyens à outrance ni d’une façon qui ressemble à une forme de propagande pour se donner «bonne conscience» (exemple : la diversité de slogans marketing douteux dans les produits de l’industrie). Des sacs en polyéthylène se voient imprimés d’un slogan subliminal : sac biodégradable et 100% végétal… (Faites le test !)  Le polyéthylène, chimiquement, n’est pas de la cellulose. Voir ceci aussi : https://jpcmanson.wordpress.com/2012/03/30/critique-dun-encart-publicitaire-ecolo/

Par contre, avoir des doutes sur les causes d’un changement climatique tout en attestant la réalité de ce changement climatique, c’est une démarche légitime et fréquente dans la méthode scientifique. Le scepticisme scientifique ne nie pas arbitrairement, ni n’affirme non plus des certitudes arbitrairement. Exemple d’incertitude parmi d’autres : https://jpcmanson.wordpress.com/2011/12/05/de-combien-de-fois-le-methane-est-un-gaz-a-effet-de-serre-plus-puissant-que-le-co2/

Oui, le CO2 anthropique comme cause du réchauffement climatique est une hypothèse scientifique crédible (cf. les travaux de Svante Arrhenius, chimiste suédois). Est-ce néanmoins un fait avéré avec certitude ? Justement, c’est là que le doute devient légitime. En effet, le GIEC lui-même dit qu’il y a 90% de chance (ou plutôt de risque) que le CO2 anthropique soit la cause du réchauffement climatique. Introduire une probabilité, c’est assumer qu’il existe une part d’incertitude. Cette incertitude existe et il faut, en science, la prendre comme un critère sérieux ! Mais concernant cette estimation de 90%, voila, il y a un hic : un taux de probabilité se calcule à partir de données tangibles et surtout dénombrables, or comme on est loin de connaître tous les facteurs qui agissent sur le climat, ce calcul est impossible. De même, un vote par consensus qui conclurait par 90% des voix, c’est loin de la pratique de la science : la science est entièrement orientée par les faits, la science n’est pas un processus orienté par un réseau démocratique. La science, ce n’est pas de la politique, la science est radicale : par exemple, la Terre est ronde et pas plate, point barre. Quand une hypothèse est réfutée par des faits, elle n’a donc plus aucune raison d’être conservée. Mais quand des incertitudes demeurent, il n’y a pas de conclusion formelle puisqu’on n’est pas sûrs.

Sur le plan scientifique, n’importe quel scientifique peut se tromper. Même les scientifiques les plus sérieux et les plus populaires. Par exemple, Albert Einstein avait rejeté arbitrairement, à tort, la théorie quantique et le principe d’incertitude de Heisenberg.

De bons scientifiques peuvent donc se fourvoyer par subjectivité de leurs convictions, ou par intérêt, ou par enfermement dans leur égo… La science n’a qu’un chemin : l’objectivité des phénomènes physiques eux-mêmes. La science ne se résume pas seulement à des concepts, puisque ceux-ci doivent toujours nécessairement s’appuyer sur des faits. Mais aussi, malgré les faits, il est toujours possible de mal interpréter ceux-là, et cela implique que le doute est toujours nécessaire en science afin d’éliminer ce qui est superficiel, afin d’avoir des théories plus solides, d’où la nécessité d’opposition par rapport à un groupe partisan d’une théorie quelconque. Cent pourcent de partisans, ça voudra dire que ce n’est plus une théorie scientifique mais un dogme, et cela est d’autant plus marquant que ladite théorie est bourrée d’incertitudes et que les conclusions qu’elle suggère sont érigées en certitudes. Les faits seuls sont déterminants, alors que la renommée d’un scientifique utilisée pour orienter l’opinion n’est qu’un argument d’autorité (au sens zététique).

Oui, les scientifiques peuvent se tromper, et à plus forte raison les non-scientifiques. Je me souviens dans une des émissions «C dans l’air» sur France5 en 2007, je ne sais plus qui a dit que «la neige deviendra un événement exceptionnel, rare, et les stations devront se reconvertir…». En ce moment, en janvier 2013, la neige recouvre la France et l’Europe sous plusieurs centimètres et la circulation routière est très difficile.

© 2013 John Philip C. Manson

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