La quille inébranlable

Plaçons une petite quille verticalement sur une table horizontale, et entourons-la de trois billes ou, comme ici, de trois boules de billard. Si on vient percuter violemment l’une de ces trois boules, que va-t-il arriver ? La quille n’a aucune chance de rester droit, pensez-vous ? Et pourtant… Cette expérience montre qu’en physique il faut toujours se méfier de sa première intuition.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • 4 boules de billard ou des boules de taille équivalente ;
  • un grand clou, une petite quille ou un crayon d’environ 7 à 8mm de diamètre;
  • une table ou tout autre support plan et horizontal.
Montage et réalisation

Placer trois boules de billard jointives sur une table de telle sorte que leurs centres forment un triangle équilatéral.

Poser un clou verticalement sur la tête au centre du triangle formé par les boules

Envoyer une quatrième boule de billard frontalement sur l’une des boules du triangle. La boule percutée reste immobile, le clou n’est pas renversé et les deux autres boules sont projetées et ce quelque soit la force et la direction donnée à la quatrième boule projetée.

Explications

La quantité de mouvement de la boule 1 (numérotation des boules indiquée sur la figure ci-dessous) est transférée à la boule 2 (choc frontal). Comme les boules 1 et 2 ont la même masse, il y a transfert intégral de quantité de mouvement de la boule 1 vers la boule 2 au cours du choc.


La boule 2 transmet sa quantité de mouvement directement aux boules 3 et 4 car les boules 2, 3 et 4 sont jointives. Après le choc les boules 3 et 4 ont des mouvements dont les directions sont inclinées de 30° de part et d’autre de la direction de la boule 2 avant le choc.

Remarques

Pour réussir ce coup au billard, il faut absolument que les trois boules soient bien jointives au départ.

Références

Université du Mans : chocs élastiques

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