Grand oral : hockey subaquatique

« À chaque fois que je parle de mon hobby sportif, le hockey subaquatique, à des connaissances, la plupart d’entre elles me dévisagent d’un air ahuri : « Ça existe ? » Et je pars très souvent dans de longues et laborieuses explications. Ce qui étonne le plus, c’est qu’il s’agit d’un sport immergé, qui requiert donc une très bonne apnée.

Mais ce qui étonne vraiment mon auditoire, c’est le fait que certains joueurs expérimentés (dont je ne fais pas encore partie) parviennent à e ectuer des tirs de 3 à 4 mètres, simplement par la force d’un coup de crosse, qui fait la taille d’une banane.

C’est donc une véritable prouesse ! On a tous déjà ressenti les e ets de la traînée de l’eau, par exemple à la piscine, lorsqu’on lutte contre la résistance du uide pour avancer. Animée par cette force qu’est la viscosité de l’eau, et par mon amour du hockey subaquatique, je me suis donc penché sur la question suivante : 👉 Comment la viscosité de l’eau a ecte-t-elle la trajectoire d’un palet de hockey subaquatique ? J’ai choisi tout d’abord de schématiser la situation pour introduire la notion de viscosité, puis d’établir une comparaison entre la distance maximale parcourue par ce palet dans l’eau et dans l’air, a n d’analyser plus précisément l’action de freinage exercée par l’eau sur le mouvement. Commençons par les forces en jeu dans cette étude. ➡ Dans l’air, le palet subit : le poids (ou force gravitationnelle), et une force de frottement de l’air. ➡ Tandis que dans l’eau, il subit : le poids, la poussée d’Archimède (de sens opposé), et une force de frottement, qu’on appelle force de traînée. En e et, la force de frottement de l’eau est bien di érente de celle de l’air.

Pour mieux la comprendre, je me suis appuyé sur la loi de Stokes, qui donne une formule permettant d’estimer la force de frottement exercée par un uide visqueux sur un objet en mouvement. Cette loi est applicable seulement aux sphères, donc on modélisera le palet par une sphère de rayon r = 4 cm.

De plus, on ne peut l’appliquer que pour des petites vitesses. fl ff fi ff fl ff fl ff ffi fi ff Dans cette formule, le coe cient k (en kg/s) dépend des caractéristiques du uide et de l’objet.

Car d’après la loi de Stokes, la constante k est dé nie par : Dans cet exemple ctif, où le rayon d’un palet est de 4 cm, on détermine deux coe cients k di érents, caractéristiques des deux milieux. On sait que pour une même vitesse initiale, le rapport des forces de frottement entre l’eau et l’air montre que celle de l’eau est environ 55 fois plus forte : Pour modéliser la trajectoire du palet, j’ai utilisé la deuxième loi de Newton. Il est important ici d’étudier uniquement les mouvements horizontaux du palet, car c’est dans cette direction que la viscosité freine la trajectoire. Le poids et la poussée d’Archimède s’exercent à la verticale, donc n’interviennent.... »