Science décalée : pourquoi les sous-bocks de bière font de mauvais frisbees ?

Quels sont les deux accessoires indispensables des vacances (en dehors de la chaise longue et du maillot de bain) ? Réponse : le frisbee et la bière. Hélas, l'un ne remplace pas l'autre, comme vient de le montrer une nouvelle étude qui a cherché à savoir si les sous-bocks de bière en carton pouvaient constituer de bons frisbees. Pour ce faire, les chercheurs (allemands naturellement) de l'Institut Helmholtz de physique des rayonnements et de physique nucléaire et de l'Institut d'astronomie de l'Université de Bonn ont construit un appareil à lancer des sous-bocks et ils ont pratiqué une série d'expériences destinées à étudier l'aérodynamisme de ces petits disques en carton de 10 cm de diamètre.

Les différentes forces auxquelles est soumis le disque, avec Z : moment angulaire, θ : angle d’inclinaison et D : axe de rotation.

« On pourrait s'attendre à ce que le sous-bock de bière vole de la même manière qu'un frisbee, c'est-à-dire avec un moment angulairemoment angulaire pointant vers le haut ou vers le bas stabilisant le disque, écrivent les chercheurs dans leur étude publiée dans The European Physical Journal Plus. Malheureusement, compte tenu de la masse relativement faible du carton, le sous-bock est soumis à des rotations chaotiques autour des deux axes du disque ». De plus, contrairement au frisbee qui a des bords arrondis et un centre de gravité proche de son centre -- ce qui empêche son retournement intempestif --, le sous-bock de bière subit une modification de sa portance, non pas au centre du disque, mais légèrement décalée par rapport au bord avant. « Cela induit un retournement le rendant inutilisable comme frisbee », attestent les auteurs.

Les chercheurs ont construit un lanceur à sous-bocks pour valider expérimentalement leurs calculs théoriques. © Johann Ostmeyer, The European Physical Journal Plus, 2021

0,45 seconde à peine de stabilité

Les chercheurs ont confirmé le résultat de leurs équations théoriques avec leur appareil à lancer les sous-bocks, composé de deux tapis roulantstapis roulants électriques faisant accélérer le disque en carton selon différentes vitesses et moments angulaires. Résultat : quelles que soient les conditions de lancer initiales, le sous-bock finit toujours par s'incliner par rapport à son axe de rotation vertical, de telle sorte qu'il est freiné et retombe rapidement au sol ou tourbillonne dans tous les sens.

Un sous-bock maintient ainsi une stabilité pendant à peine 0,45 seconde après son lancement, contre 0,8 seconde pour un CDCD ou 16 secondes pour un frisbee. À noter que les performances du frisbee varient considérablement en fonction de la qualité du lancement. « Avec un lanceurlanceur médiocre, le frisbee basculera vers un état instable au bout d'une seconde seulement, tandis qu'un lanceur professionnel pourra maintenir un état stable pendant une duréedurée bien plus longue », notent les auteurs. Toutefois, même un lanceur aguerri ne pourra pas faire grand chose avec le sous-bock de bière. Vous pouvez néanmoins toujours essayer de lancer un concours au camping. Envoyez-nous vos records !