Spiderman credible ?

[danieloo]

Bonsoir a tous Pour mon grand oral en physique je suis un grand fan de fiction, surtout de l'univers Marvel. C'est pourquoi j'ai décidé de fusionner physique et fiction en choisissant Spider-Man comme sujet pour mon exposé
Ma problématique serait quelque chose comme : "Les pouvoirs de Spider-Man sont-ils crédibles ?" Pour la première partie, j'aimerais me pencher sur la toile de Spider-Man, en discutant de sa résistance et peut-être même de ses propriétés physico-chimiques. Cependant, je ne suis pas sûr des chapitres spécifiques de la terminale que je pourrais utiliser pour cela.

Pour la deuxième partie, j'aimerais faire une étude de cas basée sur la scène où Spider-Man essaie d'arrêter un train. Mon objectif serait de déterminer si Spider-Man aurait réellement pu stopper le train, en utilisant les lois de Newton.

J'ai quelques préoccupations, cependant. Tout d'abord, je ne sais pas exactement quoi dire pour la première partie, et je me demande quels chapitres de terminale pour l'aborder. De plus, je m'inquiète de ne pas pouvoir tenir 10 minutes avec ce plan. est ce que ca serait possible svp de me venir en aide comme ca je sais que si ce plan ne marche pas je le change est je fais quelque chose plutôt du genre :

I- les pouvoirs de Spiderman

II- les pouvoirs de par exemple Superman ( ou n'importe quel autre super heros avec lequel je pourrais faire intervenir un autre chapitre du programme )
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[ThM55]

Malheureusement je ne connais pas bien Spiderman (je dois être trop vieux) mais je me souviens avoir vu un film où Superman arrêtait une rame de métro lancée à toute vitesse.

Je pense que c'est un sujet plein de pièges. Comment en effet concilier une approche un peu scientifique et les nombreuses invraisemblances? Par exemple on peut comprendre à la rigueur comment il a arrêté ce train mais pour se placer devant, il a dû voler dans le tunnel et le dépasser, ce qui est absurde. Et une fois la vitesse du train réduite à zéro, pourquoi ne redémarre-t-il pas? Moteurs grillés?

Mais admettons. Il y a à mon avis au moins deux aspects à cette question: d'abord les questions de pure dynamique, les forces, comment la quantité de mouvement est dissipée; ensuite les questions de constitution physique des super-héros. Je pense qu'un bon exposé devrait bien distinguer ces deux aspects.

Donc 1: dans le film, Superman se place à l'avant du train, s'arc-boute dessus et freine en prenant appui sur les rails. On voit des étincelles se former entre ses semelles et les rails, donc c'est bien un freinage. Au premier contact, le train, dont la masse est d'environ 20 ou 30 tonnes et la vitesse de 25 à 30 m/s communique à Superman une certaine quantité de mouvement. Mais la masse de Superman doit être d'environ 80 kg (?), donc c'est très faible et le ralentissement à ce moment est négligeable. Il reste à étudier le mouvement de freinage avec un frottement visqueux. La question serait de trouver quel doit être le coefficient de frottement et déterminer avec quel matériau les chaussures de Superman on été fabriquées, sachant que la vitesse s'annule après un certain temps (une quinzaine de secondes je crois, voir film).

Et 2: quelles sont les contraintes induites dans les muscles et le squelette de Superman pendant ce travail? Est-il possible qu'il y survive et que ses os ne soient pas réduits en morceaux par de multiples fractures? C'est un sujet plus compliqué, il faut avoir quelques notions sur la pression et la rupture des solides. Dans le premier numéro de la BD, il soulevait une voiture:


Si la masse de la voiture était de 1500 kg, le corps de Superman, ses bras, sa colonne, son fémur etc devaient supporter une force de 15000 N et subir les pressions et les efforts de cisaillement causés par ces forces. Une pelle mécanique le fait sans problème mais elle est en acier avec des bras de section bien plus grande que les bras et les jambes de Superman. Je suggère de faire les calculs et de comparer avec les meilleurs matériaux disponibles sur terre.

[Sethy]

Pourquoi ne pas chercher du côté de l'inspiration ?

L'arraignée, sa toile, ses propriétés (sa résistance qui permet à un seul fil de supporter le poids de l'arraignée par exemple) ?

[jiherve]

bonjour,
un train c'est plusieurs centaines/milliers de tonnes, rien que la loco fait environ 100 tonnes!
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[ThM55]

Dans Superman c'était une rame de métro, plus petit qu'un train. Mais que ce soit 20, 100 ou 1000 tonne, peu importe, c'est de toute façon tellement invraisemblable... déjà comment son corps encaisse-t-il l'accélération lors du choc initial?

Une question plus raisonnable serait de voir comment fabriquer un appareil, un robot, qui prenant appui sur les rails et utilisant ses freins, arriverait à ralentir la rame jusqu'à l'arrêt comme le fait superman, sans avoir une masse démesurée. En supposant que la traction n'est plus active, donc seulement la force d'inertie. Cela doit être faisable.

[XK150]

Mais ça va chauffer dur , dur !!!

[danieloo]

Bonjour a tous , il est vrai que les pouvoirs de Superman sont plutôt fantastiques et irréels. C'est pourquoi j'ai préféré me baser sur Spider-Man. Si vous n'êtes pas très familier avec Spider-Man, en fait, c'est un jeune homme qui a été piqué par une araignée radioactive et qui est devenu, pour ainsi dire, un homme-araignée. Il a le pouvoir de balancer des toiles, de grimper aux murs bref il a le pouvoir des araignées
Il y a déjà eu des études sur Spider-Man qui ont conclu que ses pouvoirs sont crédibles. D'ailleurs, la soie de l'araignée est cinq fois plus résistante et extensible que l'acier, donc ses pouvoirs ne sont pas si éloignés de la réalité que ça. C'est pour cela que pour mon oral, j'aimerais travailler sur Spider-Man. Bien sûr, la fiction ne peut jamais se croiser avec la réalité et les lois physiques, donc je compte ignorer plusieurs paramètres et émettre des hypothèses. Par exemple, je voudrais parler de la capacité de Spider-Man de se propulser d'immeuble en immeuble, ce qui revient donc à étudier une trajectoire pendulaire. J'émettrai l'hypothèse selon laquelle Spider-Man pèse 70 kilos et a une vitesse peu exagérée de 110 km par heure, ce qui lui permet parfois de rattraper les voitures. Ajoutons à cela une toile qui peut arriver à 10 mètres. Avec tous ces paramètres, est-il possible de calculer la force nécessaire à la toile de Spider-Man pour le supporter lorsqu'il se balance d'immeuble en immeuble ? Je ne sais pas quels calculs faire ni quelle formule utilise ets ce la 2eme loi de newton ? l'energie cinetique ? je suis un peu perdu

[pm42]

Il y a déjà eu des études sur Spider-Man qui ont conclu que ses pouvoirs sont crédibles.

On veut bien une référence.

D'ailleurs, la soie de l'araignée est cinq fois plus résistante et extensible que l'acier, donc ses pouvoirs ne sont pas si éloignés de la réalité que ça.

Sauf que lui ne fabrique pas de la soie d'araignée mais est supposé avoir inventé au lycée un produit qui est liquide, visiblement sous pression dans un bracelet qu'il porte, hyper-résistant, collant mais uniquement quand ça l'arrange, se dissout tout seul après un certain temps sans laisser aucune trace et dont quelques centilitres permettent de faire des mètres carrés de toile.

Globalement, rien n'est crédible mais si tu veux faire des calculs, tu devrais prendre des hypothèses différentes : la longueur de la toile est nettement plus variable et sa vitesse est de nettement moins que 110 km/h, vitesse qu'il est de plus difficile d'atteindre en voiture à New-York

[MissJenny]

D'ailleurs, la soie de l'araignée est cinq fois plus résistante et extensible que l'acier

à dimensions égales ou à masses égales?

ce que tu pourrais faire c'est calculer la section que devrait avoir un fil en soie d'araignée pour supporter le poids d'un homme. Ca te donnera le volume de soie liquide pour un câble de x mètres, et tu pourras juger s'il est vraisemblable que cette soie soit émise (d'où d'ailleurs?) par Spiderman.

[titijoy3]

Dans Superman c'était une rame de métro, plus petit qu'un train. Mais que ce soit 20, 100 ou 1000 tonne, peu importe, c'est de toute façon tellement invraisemblable... déjà comment son corps encaisse-t-il l'accélération lors du choc initial?

Une question plus raisonnable serait de voir comment fabriquer un appareil, un robot, qui prenant appui sur les rails et utilisant ses freins, arriverait à ralentir la rame jusqu'à l'arrêt comme le fait superman, sans avoir une masse démesurée. En supposant que la traction n'est plus active, donc seulement la force d'inertie. Cela doit être faisable.

ben, le robot, c'est les freins du train.. qui met plusieurs kilomètres pour s'arrêter, si on savait faire autrement sans détruire les rails et la mécanique on le ferait !

[danieloo]

On veut bien une référence.

par rapport a la credibilité de la toile crée j'ai trouvé cet article :" Malheureusement, c’est impossible de faire un élevage à la The Amazing Spider-Man, vu que les araignées ont tendance à s’attaquer entre elles, ni de recréer parfaitement cette toile de manière artificielle. Parce que oui il existe bien de la toile artificielle qu’on appelle rayonne, mais elle est loin de faire le poids face à ce que la nature propose. et même s’il est assez simple de faire du nylon - qui a le mérite d’être aussi résistant voire surpasser la soie d’araignée - son poids, lui, est deux fois plus lourd et serait donc une véritable régression pour l’homme araignée. Il nous faut donc un autre moyen pour parvenir à nos fins. Ce qui est sûr, c’est que ce qu’on cherche à créer devra être bien plus résistant que cette pauvre toile organique si on veut parvenir à retenir un ferry coupé en 2 ou bien un train lancé à pleine vitesse. Et c’est là qu’on pourrait deviner le génie de notre apprenti super héros : plutôt que d'essayer de reproduire les petits nano cristaux de protéines d’une toile organique, je pense que Peter Parker a recréé sa toile à partir de nanotubes de carbone qui, comme son nom l'indique, est fait à partir de feuilles d’atomes de carbone qui sont ensuite enroulés en tubes pour obtenir une finesse incomparable. Avec cette structure bien particulière et à l’échelle microscopique les nanotubes de carbone ont une force et une rigidité 100 fois supérieure à l’acier. Et maintenant si on rapporte ça à l’épaisseur d’un spaghetti, on se retrouve avec une résistance suffisante pour supporter 18 tonnes"

il y'a aussi cet article par rapport au fait que SpiderMan pourrait stopper un train a l'aide de sa toile: " des étudiants de l'Université de Leicester, au Royaume-Uni, qui se sont intéressés à la toile d'araignée dans Spider-Man, la rigidité de la soie d'une araignée peut aller de 1,5 à 12 Gigapascal. En se penchant sur divers calculs et données (le poids du train avec passagers est de 2 x 105 kg, la vitesse du train est de 24,6 m.s-1, l'accélération du train est de 1.12m.s-2 et le temps qu'il faut à Spider-Man pour arrêter le train est de 50 secondes), les étudiants ont déclaré qu'il faut une force de -3×105 N pour que Spider-Man arrête le train. En s'intéressant à d'autres paramètres et en exposant divers calculs, les étudiants ont découvert que la rigidité de la toile est de 3,12 GPa. spider-man En s'intéressant uniquement à la soie d'araignée que lance Spider-Man pour arrêter ce train (5 mm d'épaisseur et une dizaine de toiles simultanément), ils en ont donc conclu que Spider-Man pouvait arrêter le train dans la vraie vie, en prenant en compte qu'il utiliserait autant de soie de toile d'araignée et dans les mêmes proportions. Bien évidemment, les fortes pressions que le train exerce sur Peter et sur les points d'accroche des différents toiles d'araignée ne sont pas prises en compte. Sachez que si la toile d'araignée était 25mm plus épaisse en diamètre, cette dernière pourrait stopper un avion de chasse !"

[danieloo]

Je pourrais faire cela en utilisant quel chapitre ? quel formules ? parce que ca doit comme même rester du le programme de la terminale

[Sethy]

Voir ici par exemple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Accide...e_Montparnasse

[oualos]

Je reprends juste la première phrase qui a été postée sur ce topic, au sujet de la toile de Spiderman

https://www.lefigaro.fr/societes/201...d-araignee.php

[ThM55]

ben, le robot, c'est les freins du train.. qui met plusieurs kilomètres pour s'arrêter, si on savait faire autrement sans détruire les rails et la mécanique on le ferait !

Effectivement. Mais Superman sait le faire quand les freins du train sont en panne... Mais il a des semelles à la kryptonite

[ThM55]

Trève de plaisanterie, je ne vois pas comment aider danieloo pour concevoir un exposé. Il faudrait peut-être pendre un extrait de film et faire le tri entre ce qui est du délire complet et ce qui pourrait éventuellement avoir un contenu plus ou moins crédible, en poussant les limites physiques.

[MissJenny]

pour donner un point de départ pour le calcul de la section de fil nécessaire, le diamètre d'une soie d'araignée est d'environ 50 micromètres, et une grosse araignée, comme une argiope pèse environ 1 gramme. Je ne sais pas si le fil est à proche de la rupture, mais on peut penser que puisque la production de soie coûte à l'araignée, il ne doit pas y avoir un facteur plus grand que 10.

[danieloo]

Bon je pense que ca part un peu dans tout les sens je vais essayer de vous recapituler ce dont je veux vraiment parler durant cet oral et les problemes que je rencontre pour que vous puissiez me reorienter :
I- dans un premier je voudrais étudier la crédibilité de la force de Spiderman qui se propulse d'immeuble a immeuble grâce a sa toile d'araignée
1- Je pense etudier son mouvement pendulaire ( ou parobolique ? je ne sais pas la difference) pour determiner la force dont sa toile a besoin pour pouvoir supporter son poids et donc ici je ferai intervenir le chapitre sur l'etude des systèmes , Newton et tout cela ... voici une image du schema Pièce jointe 494524
2- Ensuite apres avoir calculé la force dont il a besoin je me pencherais sur la résistibilité de sa soie pour savoir si elle peut vraiment supporter une telle force ( ici je ne vois pas trop quel chapitre faire intervenir ni quels calculs faire??)
3- faire une étude de cas ou je me base sur la scene du film ou Spiderman arrête un métro en plein marche pour voir si en realité il pourrait réellement arrêter un train ( des études ont montré que cela était possible )

II- Ensuite dans un deuxieme temps afin de pouvoir tenir 10 minutes je vais parler d'autre capacités de Spiderman et contraster avec la premiere partie pour finalement montrer que il faut comme meme garder une distance entre fiction et réel ( ou je ferai intervenir des chapitre tels que la lunette atsronomique qui lui donne une vue développée , les ondes sonores ou encore les interactions de Van der walls ) mais cette partie ne pose pas trop probleme c'ets plutot la prmeiere partie qui me pose probleme avec tout ses calculs

[jacknicklaus]

Bonjour

dans un premier je voudrais étudier la crédibilité de la force de Spiderman qui se propulse d'immeuble a immeuble grâce a sa toile d'araignée [...]

Le truc, c'est qu'il n'a besoin d'aucune force. Il se contente de se balancer avec le fil collé sur un immeuble, à une certaine distance devant lui. Juste avant d'atteindre le point il va commencer à revenir en arrière, il coupe le 1er fil et en lance un second, plus loin sur un autre immeuble.

Avec l'étude du mouvement pendulaire, tu peux trouver la formule de la période d'oscillation d'un pendule, en fonction de la longueur du fil. Tu peux donc, en faisant l'approximation que le temps nécessaire pour passer d'un appui à un autre est une demi période, trouver le temps que met spiderman pour avancer d'un point d'appui à un autre. Un peu de géométrie élémentaire et une estimation de l'angle balayé par Spiderman dans son mouvement pendulaire, te permettra d'estimer la distance parcourue. Avec distance et temps, tu as la vitesse. Bien remarquer que ce sera une estimation très approximative pour plein de raisons, notamment : le calcul "classique" de la période suppose une oscillation de petits angles, ce qui n'est visiblement pas le cas ici...

[itslunyitsluny]

Bonsoir,
Ta problématique me rappelle un sujet de mines ponts que j'ai traité. Voici le sujet:
MP_PHYSIQUE_MINES_2_2022.enonce.pdf
Il y a une partie qui traite les propriétés mécaniques sur la toile de Spiderman.
Bonne chance.

[danieloo]

Le truc, c'est qu'il n'a besoin d'aucune force

J'ai regardé une video ou qulequn explique que "voyons d’abord comment Spider-Man utilise sa toile pour se déplacer. Même s’il s’en sert aussi bien pour esquiver des attaques ennemies que pour se propulser en avant, c’est surtout sa façon de se déplacer d’immeubles en immeubles qui reste la plus iconique. Et ce genre de déplacement correspond parfaitement à ce qu’on appelle un mouvement parabolique. dans ce genre de mouvement la tension maximale s’exerce au point le plus bas. on peut donc calculer avec le poids et la vitesse de Spider-Man, la tension que doit au minimum supporter cette toile. Pour ce faire, je vous propose un rapide calcul, en se basant d’abord sur le vrai poids de Parker qu’on pourrait estimer à environ 70 kilos et une vitesse peu exagérée de 110km par heur qui lui permet parfois de rattraper les voitures ajoutons a cela une toile de 10 mètres on obtient une force de 6800 newton soit presque 700 kg que la toile mais aussi les bras de peter doivent supporter "

Donc enfaite moi je veux arriver a ces 6800 newton , la perosnne dans la video n'expliue pas comment elle y arrive mais il y a bien une force que la toile doit supporter pour que Spiderman puisse tenir donc ce que je voudrais savoir c'est quels calculs pourrais je faire pour arriver a cette valeur ?

[jacknicklaus]

Tu parles d'autre chose alors : la force de tension exercée sur le fil.

Mais toi, je te cite, tu as écris "je voudrais étudier la crédibilité de la force de Spiderman qui se propulse d'immeuble a immeuble".

C'est sur cette phrase qui parle de la force de Spiderman que je réponds : aucune force.

Pour estimer la tension supportée par le fil, il suffit de reprendre mon message précédent où tu peux estimer la force centrifuge (M V²/r) fonction de la masse M de spiderman, la vitesse V au bas de la trajectoire pendulaire, le rayon r = la longueur du fil. Tu ajoutes à cette force le poids de Spiderman (Mg), celà te donne la valeur max de la tension du fil. A toi de jouer.

[jacknicklaus]

Pour ce faire, je vous propose un rapide calcul, en se basant d’abord sur le vrai poids de Parker qu’on pourrait estimer à environ 70 kilos et une vitesse peu exagérée de 110km par heur qui lui permet parfois de rattraper les voitures ajoutons a cela une toile de 10 mètres on obtient une force de 6800 newton

ce calcul me semble hautement fantaisiste. Le mouvement étant pendulaire (et non parabolique), la seule variable d'ajustement est la longueur du fil. Avec une estimation d'une longueur de fil de 25 m, un poids de 75kg, j'arrive à une vitesse de déplacement horizontale de 31 km/h et une tension max de 3Mg = 2250N

formules utilisées : https://fr.wikipedia.org/wiki/Pendule_simple

[danieloo]

Pourtant moi avec les données de la video je trouve la meme chose
avec = 75,8kg v= 110km/h donc ≈ 30 m/s et r=10 m
75,8*30²/10 ≈ 6 800 N

[jacknicklaus]

Non, 110 km/h est fantaisiste, je répète : tout est imposé par la longueur de fil. En aucun cas un spiderman qui pendule ne peut obtenir une vitesse de 110 km/h avec un fil de 10m comme dit dans votre vidéo. Maintenant, si vous préférez suivre les "calculs" de cette vidéo, libre à vous, vous verrez bien à votre grand oral...

[danieloo]

D'accord donc j'augmente la taille du fil et diminue la vitesse pour que ca soit plus credible , est ce que 60km/h et 30m de longeur ca peut aller ?

[jacknicklaus]

c'est à vous de répondre à cette question, c'est votre grand oral après tout. Vous avez toutes les formules utiles dans le lien que j'ai donné. Pour répondre à votre question, on peut calculer une vitesse de déplacement horizontal en divisant la distance horizontale parcourue (fonction de l'angle d'amplitude du pendulage et de la longueur de fil) par le temps nécessaire à cette action (soit une demi période du pendule). Le lien donne une formule de calcul de la période (formule approchée de Borda). Comme ces calculs font intervenir deux inconnues (longueur de fil et angle au départ du mouvement de pendulage), il est préférable de faire un tableur avec toutes les valeurs possible de l'angle entre 0 et 90°; et de supposer que spîderman (brillant mathématicien) a fait les calculs et utilise le meilleur angle dans sa course. Je trouve un angle d'environ 83°.

Vous vous rendrez compte alors que pour atteindre 60 km/h il faut une longueur de fil extravagante. Et donc la fameuse scène de spiderman qui pendule d'immeuble en immeuble à toute vitesse est irréaliste, si vous en doutiez.

[danieloo]

C'est vrai je suis un peu perdu avec toutes ces formules parceque en terminale on etudie pas en detail le mouvement pendulaire mais donc si j'ai bien compris pour trouver la vitesse v:

v= 2d/T avec T = 2π√l/g (1 + θ²/16) d'apres la formule de Borda ce qui nous fait 3 inconnues : La distance d , la longueur l et l'angle θ . La distance d on peut la trouver grace aux formule de trigonometries et doncpour les autres je ferais un tableau avec toutes les valeurs possibles . Mais il reste un truc que je comprends pas pourquoi pour la vitesse on divise D par le demi de la periode ?

[antek]

La période d'un pendule correspond à un aller-retour du balancier.

[danieloo]

Rebonjour a tous ,
Finalement je trouve une force de 2300N que le corps et la toile de Spiderman doit supporter .Est ce que vous aurez une idée de comment montrer que la toile de spiderman est assez résistante pour supporter une telle force a l'aide du programme de terminale ? j'ai trouvé un article qui dit que la soie ets 5 fois plus resistante que l'acier de plus que " la soie d’araignée a beau ne faire qu’1/40e de l’épaisseur d’un cheveu, elle est plus résistante qu’un fil d’acier à épaisseur égale. Dîtes vous que juste qu’avec l’épaisseur d’un spaghetti, la soie d’araignée est assez solide pour supporter environ 400 kg. Ce qui rend cette toile aussi rigide qu’élastique, c'est sa composition : une structure hyper solide faite de nano cristaux et de polymères pour l’élasticité"

Donc y a un peu les polymeres qui interviennent on a un peu vu ca en terminale mais est ce que vous aurez une idée de comment démontrer que la toile puisse supporter une force de 2300 newton ?