Expérience : quand une balle de golf résiste à une explosion à 800 km/h

Vous avez déjà vu une balle de golf résister à une explosion à 800 km/h ? C’est ce qu’ont tenté de faire Destin de la chaîne Smarter Every Day et Mark Rober, il y a 4 ans. Mais à la grande surprise de tous, la balle a résisté au choc. Alors, est-il possible de la faire exploser ? Faut-il simplement propulser la balle plus vite ? C’est ce qu’on a tenté de découvrir à travers une simulation numérique qui a doublé la vitesse à 1600 km/h. Mais est-ce suffisant pour faire exploser la balle ?

Simulation numérique : une astuce pour doubler la vitesse

La simulation numérique n’est pas une mince affaire. Ce n’est pas parce que c’est numérique que c’est facile, loin de là. En réalité, c’est un ancien collègue de thèse, Léo, qui s’y est attelé. Léo a monté sa propre entreprise pour simuler des techniques chirurgicales, la perte de densité osseuse des astronautes ou encore des analyses de performance d’équipements sportifs.

L’enjeu principal de la simulation numérique est de pouvoir effectuer autant de tests que l’on souhaite sans rien détruire, sans consommer de matériaux ni de budgets aussi conséquents que le monde expérimental. Et le gros avantage, c’est qu’on peut ralentir le phénomène autant qu’on le souhaite sans avoir besoin de caméra ultra rapide.

La simulation numérique nécessite néanmoins une relative précision dans la conception. On doit expliquer dans le moindre détail à l’ordinateur quels sont les formes, vitesses, attaches, matériaux, épaisseurs, et bien d’autres paramètres. Ainsi, même si on a l’impression que c’est l’ordinateur qui fait tout, la qualité d’une simulation dépend des choix que l’humain a fait en amont.

Simulation numérique vs réalité : un équilibre à trouver

Le vrai défi de la simulation numérique est de parvenir à un équilibre entre réalisme et rapidité. En effet, plus on ajoute des détails pour être le plus proche possible de la réalité, plus on augmente le poids de la simulation, c’est-à-dire son temps de calcul et sa complexité. Par exemple, dans notre simulation, Léo n’a pas pris en compte la gravité ni même la présence de l’air autour de la balle. Cela a permis de simplifier et d’accélérer le calcul.

Cependant, lorsqu’on a voulu doubler la vitesse à 1600km/h, nous avons rencontré un problème. L’ordinateur n’était plus capable de faire le calcul, la balle était trop déformée. Nous avons alors cherché à identifier les sources potentielles de ce blocage. Et l’une des pistes explorées a été les informations sur les matériaux utilisés.

Le rôle crucial des matériaux dans la simulation

Dans une simulation numérique, les informations sur les matériaux sont primordiales car elles peuvent influencer grandement les résultats obtenus. Léo s’est basé sur des données issues de la littérature pour le club et les balles de golf. Ces données étaient basées sur des vitesses et des taux de déformation bien précis, certainement pas pour des vitesses aussi intenses que 1600 km/h.

Cependant, nous ne disposions pas des données des matériaux à ces vitesses-là. Il aurait été nécessaire d’avoir trois sources de données différentes pour en déduire une quatrième et pouvoir extrapoler. Sans ces données, nous ne pouvions pas confirmer la validité de la simulation à 1600 km/h.

L’importance du processus de validation

Une simulation numérique, aussi précise soit-elle, nécessite un processus de validation rigoureux pour confirmer sa fiabilité. Léo a dû s’assurer que les comportements observés dans la simulation correspondaient bien à ceux observés dans les expériences de Destin à 800 km/h. La validation a permis de confirmer que la simulation à 800 km/h était réaliste et exploitable pour aller chercher des données mécaniques utiles d’ingénierie.

Quand la simulation dépasse la réalité

Malgré les difficultés, Léo a réussi à simuler une explosion à 1600 km/h. Pour ce faire, il a complètement changé le type de simulation. Au lieu de découper la balle en mini-poutres, il l’a découpée en points reliés par des sortes de ressorts, ce qui a permis d’observer l’éclatement de la balle.

Cependant, il faut bien comprendre que cette simulation était surtout réalisée pour le plaisir des yeux et non pour obtenir des données mécaniques précises. En effet, sans un processus de validation complet, les résultats ne peuvent pas être pleinement exploités en ingénierie.

Conclusion : une simulation pour le plaisir des yeux

Au final, l’objectif de faire exploser une balle de golf à 1600 km/h a été atteint, du moins en simulation. Cependant, cette prouesse ne doit pas occulter le fait que la simulation numérique est loin d’être une science exacte. Elle requiert une grande précision dans la conception, un équilibre délicat entre réalisme et rapidité, et une validation rigoureuse des résultats.

Ainsi, même si la simulation numérique peut s’avérer un outil précieux pour tester des hypothèses ou prévoir des comportements, elle doit toujours être utilisée avec précaution et discernement. Après tout, c’est bien l’humain qui est derrière la machine et qui fait les choix.

Alexandre

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