Pourquoi un couteau coupe-t-il ? - 4.9 out of 5 based on 57 votes

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Commentaires  

+2 #7 cyril 06-02-2019 09:40
Citation en provenance du commentaire précédent de Huet :
Bonjour,
Avec des camarades, nous réalisons un TPE (travaux pratiques encadrés) avec comme problématique:
"Comment une feuille de papier peut couper notre peau?"
Bonne journée à tous! ;)


Bonjour,

Question intéressante qui m’a demandé un peu de recherche.

Si je récapitule ce que j’ai trouvé, il y a deux aspects qui contribuent à rendre une feuille de papier coupante:

1) La faible surface de contact. Non seulement une feuille est très fine, mais ses bords sont constitués d’une série de pointes microscopiques (voyez cette image 66.media.tumblr.com/b88f3cc9195f4226724f9096d301a86d/tumblr_nyhg5oXDAi1sig0jto2_1280.jpg). Par conséquent, la surface de contact réelle entre la peau et le papier est réduite à ces pointes. C’est le même principe qu’avec une lame de scie, où la pression s’exerce au niveau des dents.
2) Lorsque l’on se coupe le doigt, la feuille fait un mouvement latéral rapide. Ce geste de sciage ajoute des forces de cisaillement sur la peau, ce qui augmente les contraintes de surface de la peau (référez-vous à l’image du niveau avancé ci-dessus). Une feuille ressemble tellement à une scie qu’elle peut être utilisée pour couper du bois ! Voyez cette vidéo : www.youtube.com/.../

Pour ce qui est des calculs, il me paraît trop compliqué de tenir compte de tous ces aspects. Vous pouvez cela dit appliquer la formule de base P=F/S en ignorant les dentelures et le mouvement de sciage.

La résistance de la peau est d’environ 10 à 30 Newton par mm^2. Cela correspond à la pression nécessaire pour la rompre. Si une feuille de 0.1mm d’épaisseur est en contact avec la peau sur environ 5mm de long, on à une surface de contact de 0.5mm^2. Donc la force requise pour percer la peau vaudra 10 Newton, ce qui est relativement élevé (c’est la force pour tenir un l’air une masse de 1kg à la surface de la terre). Dans ce cas la feuille se plierait avant de vous couper.

Mais ces approximations ne reflètent pas la réalité. Il faudrait tenir compte des pointes (qui se cassent sans doute elles-mêmes sous la pression) et du mouvement de sciage. En cherchant un peu, vous pourrez peut-être faire des calculs plus précis, je vous laisse regarder.
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+1 #6 Huet 30-01-2019 11:09
Bonjour,
Avec des camarades, nous réalisons un TPE (travaux pratiques encadrés) avec comme problématique:
"Comment une feuille de papier peut couper notre peau?"

Nous avons un peu de mal à cerner la technique de coupe qui est effectuée par la feuille sur la peau. Nous pensions à une force séparant les molécules de la peau, peut-être influencée par la vitesse, et aussi par quel genre de feuille.
Nous nous demandions si vous saviez quels facteurs rentrent en compte dans la séparation des atomes/molécules de la peau par la feuille?

Et aussi, si vous pouviez nous expliquer comment (si c'est possible pour des élèves de première) déterminer la Force en N qui donne la pression?

Merci d'avance pour le temps pris à essayer de nous aider et de nous répondre, toute proposition est la bienvenue!

Bonne journée à tous! ;)
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+6 #5 Cyril 16-01-2018 10:07
Citation en provenance du commentaire précédent de Waythes :

Pourquoi le bûcheron doit-il autant s'acharner pour que l'arbre ne se coupe ? En clair, pourquoi est il plus dur de couper certain corps que d'autre ?


Le fait que certains corps soient plus durs à couper que d'autre vient de la structure microscopique de ces objets, plus particulièrement des forces qui agissent entre les atomes/molécules.

Couper revient à briser les liaisons chimiques entre les molécules et selon la force de ces liaisons il va falloir fournir plus ou moins d'énergie.
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