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    les sciences Physiques et l'escalade (les forces, etc..)

    lacat
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    les sciences Physiques et l'escalade (les forces, etc..) Empty les sciences Physiques et l'escalade (les forces, etc..)

    Message par lacat Lun 13 Aoû - 16:34

    Bonjour à tous !

    J'ai essayé ci-dessous de vous représenter le plus simplement possible un petit récapitulatif des Forces (avec un grand F) qui s'appliquent à l'escalade.


    Il me semble en effet que la connaissance et la compréhension des interactions entre ces Forces permettent une meilleure confiance (même une évidence) dans le choix et l'utilisation que l'on doit faire de tel ou tel matériel ou de telle ou telle manip, suivant les situations.



    ATTENTION :
    ce sujet est en très étroite relation avec les débats qui ont eu lieu sur "les sangles", "video-test résistance sangles dyneema".
    Afin que le sujet présent ne se transforme pas lui aussi en doublon des précédents, veillez à ce que le contenu de vos réponses ne soit pas mieux dans un sujet "débat" ou n'y incite pas.

    merci merci


    autre note :

    Mes cours de science du collège étant très éloigné, les souvenirs sont un peu altérés et imprécis... je fais probablement de nombreuses erreurs de vocabulaire dans mes explications, je n'emploie certainement pas les vrais noms des Forces.
    Veuillez donc me pardonner : le but recherché n'est pas de donner un cours universitaire, mais seulement un souci de vulgariser tous ces principes barbares, afin que je m'y retrouve moi-même dans mes explications (lol)


    _________________________________________________________________________________________________________________________
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    1. Poids et Force


    Pour s'y retrouver facilement plus loin, commençons par le début du début...

    - Définition scientifique :

    En gros, une force est une interaction entre 2 objets... même parfaitement immobile, du moment qu'ils possèdent un poids, il y a une force qui s'y appliquent : c'est ce que j'appelerai "la force de base" (force pesanteur ??).


    Cette "Force" entre 2 objets est en 2 parties :
    - on distingue la "force du poids" F et la "force de résistance au poids" F', symbolisé par une flèche à double sens toujours orienté verticalement.

    - ces 2 flèches (vecteurs) sont toujours représentés de même longueur, car ces 2 forces sont toujours d'égale puissance.

    les sciences Physiques et l'escalade (les forces, etc..) Poids_10


    - Application du schéma à l'escalade :

    Dans le schéma précédent, on pourrait rajouter au vecteur F' des pointillés, qui représenterai la capacité maximum de résistance au poids du "système de liaison" entre le poids et l'ancrage du mur (corde, sangle, ficelle, chaine, bout de laine, ce que vous voulez)
    ... on peut même ajouter ces pointillés à l'ancrage (relais) et au poids (le grimpeur).


    On va appeler "R" cette capacité maximum de résistance au poids.


    En situation parfaitement immobile, du moment que "R" est supérieure ou égale à la valeur de "F", tout va bien... le poids peut rester indéfiniment suspendu comme ça, puisqu'il n'y a aucun mouvement.
    En pratique, sachant que dans la nature, une situation parfaitement immobile ne peut exister même pour un poids (pensez à l'erosion, corrosion, vents, etc...) il vaut mieux que "R" ne soit pas seulement égal !

    En mouvement, F augmente.


    exemple :

    si vous êtiez un grimpeur d'un poids de 1kN et que vous vous contentiez de rester suspendu parfaitement immobile vaché au relais, une sangle (une cordelette, une ficelle, un lacet, etc) qui possède une résistance maximum de 1,01kN vous tient.
    ... Mais si on bouge...

    Mieux vaut donc avoir le truc avec une très grande marge de résistance par rapport à notre force de poids : les cordes les sangles sont très très résistantes.




    2. Choc et Absorption de choc



    - Qu'est-ce qu'un choc ?

    ... pas facile.
    ce n'est pas vraiment la définition, mais on peut dire qu'un choc est une force qui se produit dès l'instant où il y a le moindre mouvement.

    Le choc que se représente facilement les grimpeurs, c'est celui de la chute, qui est un mouvement de haut en bas.

    Losqu'il y a un "choc", la valeur des vecteur F et F' grandit énormément... avec l'accélération de la chute, le grimpeur ne pèse plus un poids de 1kN... Mais bien plus... Bien, bien plus !!!


    - Absorption d'un choc :


    Tous les objets possèdent un pouvoir d'absorption de choc, le corps humain, un mousqueton, une sangle, une corde, le buffet de ma grand-mère... Seulement, ce pouvoir est quelquefois très très faible, et il est souvent lié à leur pouvoir propre de déformation : plus ça peut se déformer, plus ça en absorbe.

    Ex : si on fait tomber une boule d'argile, en tombant elle ne se brise pas car elle absorbe le choc en se déformant... si on cuit la boule et qu'on la fasse tomber, elle "absorbe" le choc en se brisant.


    - la différence entre "absorption" et "résistance" :

    En escalade, les forces de choc peuvent être très très grande... Le choc le pire étant en situation de chute facteur 2 (voir le sujet sur les facteurs de chute).


    Si la force du choc est inférieure à la force de résistance "R" des amarrages, ça tient (résiste), bien sûr... Toute cette force va être répartie dans tous les éléments afin de retrouver l'équilibre scientifique cité plus haut, l'immobilité.

    Le hic,
    c'est que, comme toute chose, le corps humain ne va absorber cette force qu'en se déformant... et pour faire absorber plusieurs tonnes à un corps qui n'est prévu que pour 1 ou 2kN, baaaah... ça va faire mal.
    les amarrages, eux ils diront rien, ils ne ressentent pas la douleur^^

    C'est pour ça qu'on dispose en escalade d'un outil d'absorbtion de choc merveilleux, la corde Dynamique.



    Ci-dessous, un schéma pour comparer les pouvoir d'absorption de choc.

    les sciences Physiques et l'escalade (les forces, etc..) Poids_11




    3. Applications de ces principes et synthèse[/b]



    Très vulgairement parlant et en abrégeant à mort, on peut résumer le rôle important de chaque "objet" en escalade comme ça :


    [b]- les amarrages résistent ;

    - la corde absorbe.



    Donc, pour que le grimpeur n'ait à absorber qu'un minimum de choc, il faut intercaler entre lui (qui est assez proche du statique) et les amarrages (qui sont statique aussi) un moyen d'en absorber un maximum, quelquechose qui un bon pouvoir de se déformer tout en résistant (en s'allongeant)...

    C'est bien évidement pour se protéger d'une situation exceptionnelle et très rare, c'est-à-dire du pire qu'il puisse arriver.


    les sciences Physiques et l'escalade (les forces, etc..) Poidsg11


    Ce dernier schéma pour montrer que sans l'élément "corde", en fait, il n'existe aucun ou très faible élément capable de diffuser l'énergie d'un choc, hormis le corp du grimpeur (qui est le plus souple élément de l'ensemble).
    Le cas de la sangle dyneema est différent de la sangle nylon : elle est plus résistante, mais elle absorbe encore moins les chocs... c'est pour ça que j'ai représenté l'absorption quasi-nulle par 1 point.




    - où je voulais en venir avec tout ça


    Tout ça donc pour en venir à dire que chaque matos a un rôle propre...

    - Les sangles et mousquetons par leur grand pouvoir de "résistance" sont plutôt réservées à l'amarrage : un point (sangle de la dégaine), confection d'un relais... on peut distinguer aussi la sangle nylon de la sangle dyneema : suivant telle ou telle situation, il vaudra ptêt mieux de la dyneema parce qu'elle est moins sensible à l'abrasion.

    -la corde dynamique est réservée à ce que j'appellerai "protection des chocs en cas de mouvement" pour nous sauvegarder entier : donc bien entendu lorsqu'on grimpe on la préfère à une corde statique, CQFD... et toujours l'employer en liaison avec un amarrage "au cas où" on aurait des mouvement risqué à faire.

    ... j'ajouterai au passage qu'en ce qui concerne la corde dynamique, l'assureur du grimpeur peut jouer un rôle "absorbeur" en dynamisant bien... en fait il allonge la longueur de corde et augmente donc la longeur du "ressort". quand on est bien dynamisé, on ne ressent rien Wink


    Voila voilà.






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    Message par Invité Mar 14 Aoû - 15:29

    Interressant... Je ne remettrais pas en cause les termes employés parce que mes années collège sont certes beaucoup moins lointaines que les tiennes mais je ne me souviens pas de tout non plus.

    Par contre un sujet qui me fait toujours autant sourire c'est "la vache" (connexion entre l'amarrage et le grimpeur) 1m de corde dynamique je suis pas sur que ça soit beaucoup plus dynamique qu'1 m de sangle dyneema ...
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    Message par nimpro Mar 14 Aoû - 17:07

    C'est pas tant le pouvoir "dynamique" comme on l'entend pour parler de corde en general mais plus du pouvoir de deformation... la sangle elle ne se deformera pas... elle cassera...
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    Message par lacat Mar 14 Aoû - 18:14

    ok

    Edit : ... et si elle ne casse pas, ce qui va se déformer c'est le reste : le grimpeur surtout, les amarrages ensuite.


    T'es un peu comme moi, Boulderline : la théorie, c'est bien, certes, mais on a toujours des doutes pour son application à la pratique... je veux voir pour croire (et encore...) Wink


    as-tu vu la vidéo de test à ce sujet ?... Elle est là-->

    test de longe sangle contre longe corde

    Avant de l'avoir vu, j'avais à peu près les mêmes doutes que toi, mais je considérais quand même qu'il y avait plus d'absorption dans une corde dynamique... par contre j'étais très loin de m'imaginer une telle différence de quantité d'aborption entre les 2, et c'est flagrant sur cette vidéo !
    On voit le bout de corde agir comme un ressort : elle fait boiiiing boiing boing jusqu'au moment où toute l'énergie est absorbée...

    Je suis aujourd'hui persuadée que, (si on fait le même test avec un choc moins important afin de ne pas aller jusqu'à la rupture de la sangle), la sangle arrêtera la chute du poids, mais de façon très brutale, sans aucun rebond... l'énergie devant bien aller se diffuser quelquepart, je suppose qu'elle va se diffuser en grande partie par des "lésions"dans la sangle.





    j'ai pensé aussi à une autre comparaison hier en postant mes petits dessins, pour expliquer le choc et son absorption mais j'ai préféré l'histoire de la boule d'argile et de la boule de terre cuite, car plus proche du problème.


    cette nouvelle comparaison est un peu tirée par les cheveux, mais je l'aime bien.


    on pourrait imaginer que l'énergie d'un choc, c'est un peu comme la foudre :

    - pour se diffuser dans la terre, la foudre va choisir le chemin le plus court et aussi le plus facile, en l'occurence, le chemin le plus conducteur : entre un arbre à proximité d'un pylône en métal de même hauteur, il y a certainement plus à parier qu'elle a plus de chance de tomber sur le pylône.

    - le chemin le plus facile pour la diffusion d'un choc, ça semble aller du plus "élastique-et-déformable" au moins... je m'avance un peu beaucoup en affirmant ça, mais après la corde, ce qui semble plus élastique que tout ce qu'on utilise en amarrage, c'est le corps du grimpeur.

    ... et moi, personnellement, vu la vidéo plus haut, au cas où un jour j'ai un pépin, je préfèrerai que Monsieur le choc aille calmer sa joie ailleurs que chez moi.


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    il y a un autre truc avec des vecteurs dont on pourrait parler ici, c'est assez proche :

    La répartition des forces sur un relais


    Il me semble qu'il y a très très longtemps, sixsous avait fait un super tuto là-dessus, avec l'histoire d'angle aigü, de longueur de sangle, pour que les points d'un relais subissent un minimum de contrainte... mais je ne l'ai pas retrouvé.
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    Message par Invité Mar 14 Aoû - 21:19

    Ah oui quand même ... mea culpa je n'aurais jamais penser que c'était aussi différent ! Je garde ma bonne vieille vache de 10 alors !
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    Message par Gpg Jeu 16 Aoû - 10:43

    Merci

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