Thermodynamique des chocs d’une membrane pressurisée : le cas des ballons de sport
Résumé
Les membranes pressurisées sont utilisées dans diverses situations impliquant des humains (protections, sports, etc.). Dans ce contexte, la mécanique des impacts des membranes est critique puisque des membranes sous ou sur gonflées peuvent créer des blessures. L'effet de la pression de gonflage sur le temps de contact est étudié sur une expérience modèle utilisant une membrane sphérique. La pression du gaz et la vitesse d'impact diminuent toutes deux le temps de contact. Les mesures directes de la pression du gaz et des variations de température indiquent une compression adiabatique en forte interaction avec la membrane. Le temps de contact d'une membrane gonflée est décrit par trois nombres sans dimension, (i) le gonflement relatif, (ii) le nombre presso-élastique qui considère l'interaction gaz-membrane et (iii) le nombre presso-inertiel qui met à l'échelle l'inertie de la membrane par rapport aux forces de pression. Un modèle d'impact de membrane pressurisée est fourni et comparé aux expériences.