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Introduction
Lorsque l’on veut caractériser un cratère d’impact météoritique, de nombreux critères entrent en considération. Il existe des cratères de diamètre très variable, aux crêtes plus ou moins surélevées, plus ou moins profonds, présentant ou non un pic ou un anneau central, etc. Les paramètres à l’origine de ce polymorphisme sont, de toute évidence, multiples.
Dans notre cas, nous avons choisi de nous interroger sur le rôle d’un paramètre en particulier :
De quelle manière influe la nature du substrat sur la morphologie d’un cratère d’impact ?
Matériel et méthodes
Afin de modéliser notre astéroïde, nous disposions de l’échantillon de billes de verre et d’acier décrit dans le Tableau 1.
| Diamètre (mm) | Masse(g) | Volume (m³) | masse volumique (kg.m³) | |
|---|---|---|---|---|
| Verre1 | 35,27 | 57,5 | 2,2972856581687E-05 | 2502,95385754668 |
| Verre2 | 33,55 | 48,7 | 1,97731652466884E-05 | 2462,93395075714 |
| Verre3 | 24,61 | 19,7 | 7,80429115774403E-06 | 2524,25231219777 |
| Verre4 | 16,33 | 5,7 | 2,28011723062727E-06 | 2499,87146425445 |
| Verre5 | 12,21 | 2,4 | 9,53115679620539E-07 | 2518,05741036125 |
| Acier 3 | 30,0 | 110,3 | 1,414E-05 | 7800,6 |
| Acier 2 | 20,0 | 32,3 | 4,189E-06 | 7710,7 |
| Acier 1 | 10,0 | 4,0 | 5,236E-07 | 7639,4 |
Par ailleurs, nous avons réalisé nos lancers depuis les escaliers ouest de la tour 56 et est de la tour 66. Dans les deux cas, le point d’impact était situé au niveau -2. Nous avons donc mesuré, à l’aide d’un télémètre laser, la hauteur de chute de nos billes depuis les différents étages des escaliers :
- Niveau -1 : 4,30m,
- Niveau 0 : 8,60m,
- Niveau 1 : 14,10m,
- Niveau 2 : 17,50m,
- Niveau 3 : 20,90m,
- Niveau 4 : 24,30m,
- Niveau 5 : 27,70m.
D’un point de vue pratique, nous avons pu observer qu’il était important de choisir un réceptacle de taille suffisante, afin de s’assurer que la bille ne tombe pas à côté. Pour des lancers depuis le niveau 1, nous avons utilisé un bac d’une cinquantaine de centimètres de diamètre.
Une des premières vérifications empiriques que nous avons faites a été de s’assurer que la résistance à l’air de la bille était ou non négligeable. Pour ce faire, il nous fallait déterminer la vitesse à l’impact de la bille en absence d’atmosphère :
(m : masse en kg ; v : vitesse en m.s-1 ; g : accélération de la pesanteur =9,81m.s-2 ; h : hauteur en m).
De plus, il nous fallait connaître les paramètres influant sur la résistance à l’air :
…
(R : résistance à l’air en N ; µ : viscosité dynamique de l’air =18,5×10-6m2.s-1 ; d : diamètre de la bille en m ; U : vitesse à l’impact en m.s-1).
À partir de cette formule, nous observons que la résistance à l’air est proportionnelle au diamètre de notre bille et à sa vitesse à l’impact.
Afin de maximiser la valeur de la résistance à l’air, nous avons réalisé plusieurs lancers avec les billes Acier 3 (les billes en acier les plus grandes), depuis le niveau 5, détaillés dans le Tableau
Résultats
Conclusion et perspectives
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