TRAVAIL DE FIN D’ÉTUDES RÉALISÉ PAR LOÏC BOVY (6G) ET GAELIAN SACRÉ (6G)

PROMOTRICE: MADAME LECLOUX

Année scolaire 2014-2015

ARMAGEDDON

Collège Sainte-Véronique

LES ABÉRRATIONS

PHYSIQUES DANS LE FILM

Les abérrations physiques du film Armageddon | 2

Les abérrations physiques du film Armageddon | 3

TABLE DES MATIÈRES

INTRODUCTION 4

SYNOPSIS DU FILM ARMAGEDDON 5

DÉVELOPPEMENT 6

ABÉRRATION 1:

Effet de la dépressurisation sur le corps humain 6

A. Introduction: la pression 6

B. Que se passerait-il si une combinaison pressurisée venait

à se briser ou se déchirer ? 7

ABÉRRATION 2:

Les effets de la gravité sur l’astéroïde 11

A. Introduction: la gravité 11

B. Que devrait-il se passer dans le film ? 12

ABÉRRATION 3:

Impossibilité d’avoir du feu et du bruit dans l’espace 15

A. Le feu dans l’espace 15

B. Le bruit dans l’espace 17

ABÉRRATION 4:

Les effets d’une explosion nucléaire 18

A. Introduction: les bombes atomiques 18

B. Est-il possible pour l’astéroïde du film d’exploser

grâce à une bombe nucléaire ? 20

ABÉRRATION 5:

Les effets d’une accélération de 9,5 g sur l’organisme 21

A. Que se passe-t-il dans le film ? 21

B. L’intensité d’une accélération et ses effets 21

C. Que devrait-il se passer ? 22

CONCLUSIONS 24

GLOSSAIRE1 25

ANNEXES 27

BIBLIOGRAPHIE 28

REMERCIEMENTS 30

1 Chaque mot formaté comme ceci dans le texte renvoie au glossaire.

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INTRODUCTION

À l’ère où le numérique est partout, on entend en permanence qu’il ne faut pas croire ce qui est diffusé à l’écran. Que ce soit de gros blockbusters, des films d’action, d’espionnage, de voitures, des polars ou films d’horreur, des in-cohérences ou des événements peu probables, voire impossibles, s’y glissent irrémédiablement. C’est donc dans l’optique de mettre en évidence ces di-verses incohérences que nous avons adopté ce thème de travail de fin d’études: « Les aberrations physiques au cinéma ».

Nous avons choisi le film Armageddon réalisé par Michael Bay, connu pour ses mises en scène explosives et particulièrement impressionnantes. Dans ses films, le réalisme est souvent mis à mal et nous voulions observer à quel point certaines lois physiques étaient bafouées ou tout simplement oubliées.

Notre objectif sera donc de mettre à l’épreuve la véracité scientifique du film. Pour cela, nous avons sélectionné différents moments clés du film. Nous les avons analysés dans le but d’y déceler les erreurs présentes et de les comparer aux lois physiques qui régissent notre monde. Ce travail n’étant pas exhaustif, nous n’avons repris que les éléments qui nous semblaient les plus pertinents.

Nous aborderons différentes thématiques: les effets d’une dépressurisation importante sur le corps humain, le feu et le son dans l’espace, les effets d’une accélération de 9,5 g sur l’organisme, les effets de la gravité sur l’astéroïde et finalement les effets de la bombe sur l’astéroïde.

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SYNOPSIS DU FILM ARMAGEDDON

Une pluie de météorites s’abat sur un satellite de la NASA avant de tom-ber sur New York, causant mort et destruction. Les scientifiques de l’agence spatiale américaine sont submergés par des dizaines d’échos radars venant de l’espace. L’un de ces échos est bien plus important que les autres: Armageddon, la fin du monde. Si personne n’arrête cet astéroïde, c’est la survie de l’humanité elle-même qui est en jeu.

Après réflexion, les spécialistes américains concluent que la seule solution viable est d’envoyer une équipe d’hommes pour forer à la surface de ce danger afin de le faire exploser en deux parties distinctes pour qu’elles passent de part et d’autre de la Terre, sauvant ainsi l’humanité.

Le plan est relativement « simple »: décoller, remplir le réservoir de carbu-rant sur une station russe, faire le tour de la Lune, allumer les réacteurs et, avec la gravité lunaire et l’accélération, atteindre la vitesse de 11 G et se poser sur l’astéroïde. Une fois sur l’astéroïde, il faut forer à sa surface afin de placer une bombe atomique à une profondeur de 150 m, puis la faire exploser. Tout cela en moins de 15 jours, entrainement compris.

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DÉVELOPPEMENT

ABÉRRATION 1 Effet de la dépressurisation sur le corps humain

A. Introduction: la pression

Sur terre, chaque objet est sujet à une certaine force exercée par l’air qui nous entoure: la pression atmosphérique. Au niveau de la mer, cette pression équivaut à 1 kg par cm2. La pression exercée sur chacun d’entre nous est donc colossale. Initialement mesurée en mm Hg (millimètres de mercure), elle est désormais mesurée en bars ou en Pascals (du nom de Blaise Pascal, qui prouva l’existence de la pression atmosphérique en se basant sur les travaux de Torricelli).

Figure 1. La pression atmosphérique dite « normale » équivaut à une colonne de mercure de 760mm.1013 hPa = 1013 mbar = 760 mm Hg.

Dans le vide de l’espace, les astronautes sont dans une combinaison pres-surisée. La pression présente dans la combinaison lorsqu’un astronaute est en AEV (Activité Extra Véhiculaire) est tout de même inférieure à celle présente sur Terre: environ 0,3 bar dans la combinaison pour 1 bar sur Terre. Pour passer de la pression intérieure de la navette à celle de la combinaison sans risque, l’as-tronaute2 respire de l’oxygène pur, le temps que le corps évacue l’azote dissout dans les tissus, puis entre dans la combinaison. Il reste ensuite environ 45 mi-nutes dans un sas de décompression et finit par sortir de la navette.

2 Peut aussi être remplacé par cosmonaute, taïkonaute ou spationaute en fonction de l’origine de celui-ci.

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B. Que se passerait-il si une combinaison pressurisée venait à se briser ou se déchirer ?

Dans le film

Dans le film, l’acteur a le temps de crier et de partir en vrille alors que l’écran de son casque a explosé.

Dans la vie réelle

Il faut savoir que plusieurs cas sont envisageables et que cette situation n’a jamais été réellement observée sur un être humain. Cette démonstration se base donc sur des déductions qui suivent la logique du corps humain.

Premièrement, les poumons de l’astronaute se videraient de tout air, et donc d’oxygène, en un instant, ce qui entrainerait une perte de connaissance, suivie d’un coma et mènerait à une mort par hypoxie.

Si dans un réflexe incroyable, l’astronaute ferme sa bouche et parvient à boucher son nez afin d’empêcher l’air qu’il aurait encore dans les poumons de sortir, ses poumons exploseraient. Cette explosion serait due à l’expansion des gaz contenus dans les poumons à cause du manque de pression exercée sur ces gaz puisque « dehors », c’est le vide. Normalement, les gaz sont maintenus sous pression par la combinaison de l’astronaute mais, vu l’ouverture d’une brèche dans la combinaison de l’astronaute, ils ne le sont plus. C’est le même prin-cipe pour les ballons-sonde de météorologie: ils explosent en altitude lorsque la pression n’est plus suffisante pour maintenir le gaz sous pression et que celui-ci se dilate trop.

Figure 2. Dilatation des gaz en fonction de l’altitude.

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L’air dissout dans le sang se détend, tout comme l’air contenu dans les pou-mons. L’azote (qui compose 78% de l’air que l’homme respire) dissout dans le sang, formerait des petites bulles dans les veines de l’homme et ces bulles fini-raient par boucher ses veines. Ces bouchons mèneraient (si ce n’est pas déjà le cas) à un état d’hypoxie. C’est ce qui se passe lors d’accidents de décompres-sion en plongée.

De plus, et toujours à cause d’un problème de pression, les liquides qui sont dans le corps de l’homme commenceraient à bouillir. En effet, plus la pression atmosphérique est faible, plus la température d’ébullition des différents liquides est faible. Ici, le sang, que l’on va considérer comme de l’eau (celle-ci compose plus de la moitié du sang), entrerait en ébullition à une température de moins de 37 °C. Le corps humain étant à 37 °C, il ne peut résister à une pression inférieure à 0,063 bar sans ébullition des différents liquides qui le composent. Cette ébul-lition par évaporation du sang et de tout autre liquide contenu dans le corps humain aurait pour effet un gonflement de l’astronaute jusqu’à un éclatement, qui le tuerait.

Figure 3. Tableau explicatif de la relation pression/température d’ébullition.

Ensuite, en fonction de l’endroit où l’astronaute se trouve dans l’espace (zone ombragée ou ensoleillée), ici en orbite terrestre, il serait soit mortellement gelé car la température y est de -120 °C ou bien brûlé instantanément suite à des températures pouvant monter jusqu’à 150 °C. Il est intéressant de noter que, dans le film, les spécialistes de la NASA disent qu’il fait entre -200 °C et +200 °C aux alentours et sur l’astéroïde, cela relève du détail mais, au final, cela reste une aberration à part entière.3

3 Ces données ne sont valables que aux alentours de la Terre, elles ne sont pas les mêmes sur la Lune ou sur Mars par exemple.

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Avant de continuer, il est utile de définir ce qu’est une brûlure. Elle est dé-finie comme suit par Santé médecine.com: « Une brûlure est une blessure qui, selon sa gravité, se caractérise par des lésions voire la destruction de la peau, des chairs et parfois des os. Les brûlures peuvent être causées par le feu, des produits chimiques, une surexposition au soleil, un froid intense ou par un effet de frottement. »

Ceci fait, attardons-nous sur les deux types de brûlures que pourrait subir l’astronaute. La première étant la brûlure suite à des températures trop élevées, aussi appelée brûlure thermique. Dans ce cas particulier, le processus qui en-trainerait les lésions cellulaires liées aux brûlures prendrait moins d’une seconde, si l’on se base sur le graphique ci-dessous. On peut constater que, suite à une exposition d’une seconde à une température de 70 °C, la zone est déjà brûlée profondément. Imaginez si la température était de 150 °C et que l’exposition était brève (3 à 4 secondes), la tête (zone exposée de l’astronaute) serait brulée jusqu’au centre du cerveau. Quand bien même la température ne serait pas de 150 °C, la personne serait brûlée en moins de 30 secondes.

.

Figure 4.

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En ce qui concerne le froid, l’astronaute serait cryo- brûlé (voir brûlure cryo-génique), ce qui aurait des effets plus ou moins similaires à ceux d’une brûlure normale. Si l’on compare les deux types de brûlures, une différence plutôt im-portante apparait: une cryo- brûlure pénètre plus loin dans les tissus et il faut plus de temps pour l’arrêter qu’une brûlure traditionnelle. La brûlure cryogé-nique est plus insidieuse car être brûlé par quelque chose de froid est relative-ment inhabituel. De plus, elle transmet plus facilement de l’énergie. Ainsi, sur un même laps de temps, la brûlure cryogénique agit plus en profondeur qu’une brûlure traditionnelle.

Ensuite, à plus long terme et si l’astronaute parvenait à survivre d’une fa-çon mystérieuse, à cause de l’explosion de la visière du casque, le visage de l’astronaute est exposé aux différents rayons cosmiques (particulièrement le visage mais également le reste du corps car la combinaison ne protège pas à 100% des rayons). Ceux-ci provoqueraient des problèmes de vue tels que la ca-taracte (maladie que la plupart des astronautes développent après exposition aux rayons) ainsi que des problèmes plus sérieux comme des cancers, des mu-tations ou des problèmes cérébraux.

Figure 5. Schéma de l’œil

En effet, les particules qui forment ces rayons sont si petites qu’elles peuvent passer partout et à travers presque tout. Neil Armstrong, par exemple, eu l’im-pression de voir des flashes lumineux (même les yeux fermés). Ces flashes étaient dus aux collisions de rayons cosmiques avec la rétine. Celles-ci provo-quaient un « faux » signal que les yeux envoyaient au cerveau via le nerf optique qui l’interprétait sous forme de flash lumineux.

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ABÉRRATION 2 Les effets de la gravité sur l’astéroïde

A. Introduction: la gravité

Qu’est-ce que la gravité? C’est ce qui nous permet de rester « accroché » au sol ou qui nous fait retomber sur terre lorsque l’on saute, tombe, marche... Découverte et étudiée par Newton suite à la chute de la fameuse pomme. Plus précisément, la gravité est « la force de gravitation exercée par un astre sur un corps quelconque » selon Le Petit Larousse illustré de 2004.

La gravité représente l’accélération de la pesanteur sur les corps qui se trouvent à proximité de la Terre ou de tout autre corps céleste de masse assez importante pour développer une force d’attraction. Cette accélération est me-surée en m/s2 ou bien en N/kg. Elle est de 9.81 N/kg sur la Terre à notre latitude et elle varie légèrement en fonction de notre position sur Terre. Par exemple, elle est de 9,78 m/s2 à l´équateur et de 9,83 m/s2 aux pôles.

L’accélération de la pesanteur dépend de la masse de la planète ainsi que de notre distance par rapport au centre de celle-ci, comme le prouve la formule suivante: g=G. (Mplanète )/(Rplanète)

2. Ceci explique que la pesanteur sur la Lune (1,6 m/s2) est plus faible que sur Terre puisque sa masse est plus faible (± 100 x plus faible).

Figure 6. Un membre de l’équipe de forage se tient sur l’astéroïde comme si il était sur Terre

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B. Que devrait-il se passer dans le film ?

Commençons par une petite précision. Dans le film, lors de leur entrainement, les astronautes apprennent qu’ils ont

des propulseurs dans leur « sac à dos » qui leur permettent de rester au sol. Leur fonctionnement n’est pas détaillé mais il semble impossible que tel équipement puisse entrer dans un si petit espace en sachant qu’il faut également y loger des réserves d’oxygène et des recycleurs d’air. Nous partons donc du postulat que les astronautes ne possèdent pas ce dispositif pour les maintenir au sol puisqu’avoir de l’air nous semble à l’évidence plus important...

Après un atterrissage (bien que le terme ne soit pas correct puisque le vais-seau se pose sur un astéroïde et non sur Terre), l’équipe de forage sort de la na-vette restante pour se préparer à forer dans le sol de l’astéroïde afin d’y placer une charge nucléaire pour faire exploser l’astéroïde qui se dirige vers la Terre. Les astronautes sortent de l’aéronef et se déplacent sur le sol du corps céleste comme s’ils se trouvaient sur Terre, or ce n’est pas possible si l’on se réfère à la formule citée plus tôt. Ceux-ci devraient faire de petits bonds à chaque pas effectué, comme sur la Lune.

On pose que l’astéroïde est une sphère de rayon 650 km. On pose égale-ment que celui-ci est constitué à 100% de ferrite (composant majeur de la plu-part de astéroïdes) de masse volumique 7.1012 kg/km3.

Données: • g = 6,673.10-11 m3/kg.s2

• M de l’astronaute = 100 kg (astronaute et combinaison)

• Rastéroïde = 650 km (par donnée)

• g = G.(Mastéroïde)/(Rastéroïde)2

• volume d’une sphère: (4π.R3)/3

• masse volumique de la ferrite: 7000 kg/m3 = 7.1012 kg/km3

Premièrement il faut trouver le volume de l’astéroïde, on emploie la formule suivante:

Vplanète = (4π.R3)/3 => (4π.6503 )/3 = 1,15.109 km3

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Pour trouver la masse de l’astéroïde, il faut multiplier le volume de celui-ci et la masse volumique de la matière qui le compose:

Mastéroïde = 1,15.109.7.1012 = 8,05.1021 kg

Ensuite, pour trouver l’accélération de la pesanteur qui opère sur l’astéroïde qui nous intéresse, on remplace dans la formule citée plus tôt, ce qui donne:

g = 6,673.10-11.(8,05.1021)/(650.103)2 -> g = 1,2714 N/kg

Finalement, si l’on emploie la formule suivante: P=m.g, on peut trouver le poids de l’astronaute :

P = 1,27.100 = 127,14 N

Si l’on prend la formule de balistique suivante qui permet de trouver la distance d’arrivée d’un projectile lancé selon un angle Ω par rapport à l’horizontale avec une vitesse initiale Vi:

R = ((Vi)2 /g).sin2.Ω.

Si l’on part du fait que l’angle que fait la jambe d’une personne par rapport au sol lorsqu’elle marche est de 60° et que sa vitesse initiale est de 4 km/h, c’est à dire 1,1 m/s et que l’on reprend la gravité énoncée plus tôt sur l’astéroïde qui est de 1,2714 N/kg, on peut remplacer dans la formule comme suit:

R = ((1,1)2/1,2714).sin2.60

R = 0,824 m

À chaque pas, les astronautes bondiraient, quitteraient le sol et retom-beraient 82,4 cm plus loin, ce qui est tout de même différent de ce qui se passerait sur Terre.

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En revanche, si l’on considère que l’astéroïde est constitué à 100% du maté-riau le plus dense connu à ce jour sur terre (osmium ou iridium), de masse volu-mique 22.61 g/cm3 (2,261.1013 kg/km3 pour reprendre les mêmes unités que dans ce travail), g aurait pour valeur 4.1 N/kg ce qui donne un poids de 410 N. Malgré ce poids, certes supérieur au précédent, il n’est tout de même pas comparable à celui que l’homme aurait sur terre ferme (981 N). De ce fait, si l’on effectue le calcul inverse pour trouver la masse que devrait avoir le corps céleste pour avoir la même accélération de la pesanteur on obtient ceci:

9,81 = 6,673.10-11.(Mastéroïde)/(650.103)2

9,81.(650.103)2 /(6,673.10-11) = Mastéroïde

6,21.1022 kg = Mastéroïde

L’hypothétique matériau qui composerait cet astre aux mêmes propriétés que notre Terre aurait une densité de 6,21.1022/1,15.109 = 5,4.1013 kg/km3 c’est à dire 54 g/cm3. Un tel élément n’a pas encore été découvert et ne le sera peut-être jamais.

CONCLUSION

En sachant que la pesanteur sur la lune est approximativement de 1,6 N/kg, l’astronaute ne peut pas se déplacer d’une telle façon sur cet astéroïde dont la pesanteur est 7,72 fois plus petite que sur la Terre. En temps normal, si cette situation avait lieu, l’astronaute ferait de petits sauts semblables à ceux de Neil Armstrong lorsqu’il posa le pied sur la Lune pour la première fois en 1969.

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ABÉRRATION 3 Impossibilité d’avoir du feu et du bruit dans l’espace

A. Le feu dans l’espace

Possibilité et comportement du feu dans l’espace

OPTION 1:

Dans l’espace, l’oxygène est absent, les flammes ne peuvent donc pas naitre. Le feu est la production d’une flamme ainsi que la dégradation visible d’un corps par réaction exothermique d’oxydation (en chimie ; on parle de réaction exer-gonique en biologie), appelée combustion.

Pour que celle-ci puisse avoir lieu, il faut réunir 3 facteurs:• un combustible,• un comburant,• une source d’énergie.Ces trois facteurs réunis deviennent ce qu’on appelle « un triangle de feu ».

Figure 7. Le triangle du feu

La lumière du feu provient, elle, des échanges d’électrons entre les diffé-rents composés durant la réaction chimique, et du rayonnement de tout corps à haute température: le rayonnement du corps noir.

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OPTION 2:

Il est possible pour le feu de faire des flammes dans l’espace (mais pas dans le vide). Celles-ci seraient minuscules et bleues, rien de comparable à celles du film.

Sur terre, la combustion réchauffe l’atmosphère autour des flammes. L’air chaud se dilate et, par conséquent, devient moins dense. Grâce à la gravité, l’air chaud monte et l’air froid alimente la flamme à sa base. Ce déplacement donne aux flammes la très connue forme de goutte.

Dans l’espace ou en microgravité, la gravité est absente, l’air chaud se dilate donc, mais pas vers le haut. La flamme continue quand même à brûler grâce à la diffusion aléatoire d’oxygène. Sans montée d’air chaud, le feu prend la forme d’un dôme ou d’une sphère. Les incendies spatiaux devraient avoir la forme d’une boule de feu. Aussi, les feux de l’espace, bien que l’on puisse les consi-dérer comme moins dangereux en tenant compte de leur apparence, sont bien plus tenaces que ceux de la terre, et peuvent survivre avec très peu d’oxygène.

Dan Dietrich, scientifique de la NASA explique que si l’on dispose un mor-ceau de papier en microgravité, le feu se propagera d’un bout à l’autre lente-ment mais surement.

Figure 8. Comparaison des flammes sur Terre et dans l’espace

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B. Le bruit dans l’espace

Possibilité d’entendre du bruit dans l’espace ?

Tout d’abord, trois éléments permettent l’existence du son:• une source, produisant une vibration mécanique,• un milieu porteur, transmettant cette vibration,• un récepteur, l’oreille, qui reçoit cette vibration.

Un son est une onde mécanique produite par tout corps solide, liquide,

ou gazeux qui rentre en vibration, à la suite d’un choc ou d’un frottement par exemple, et qui se propage dans un milieu élastique (qui se déforme sous au passage d’une onde mécanique, et reprend sa forme initiale lorsqu’elle dispa-rait), avant de se transmettre à notre oreille.

Le son a donc besoin d’un support physique pour se propager. Les ondes acoustiques peuvent se propager n’importe où tant que l’environnement dans lequel elles sont contient assez de molécules.

Plus il y a de molécules, plus les ondes voyagent rapidement. Le son est plus rapide dans l’eau (plus dense) que dans l’air et il est encore plus rapide dans le métal (encore plus dense).

Figure 9.

Or, il n’y a pas assez de matière dans l’espace, les atomes sont situés dans les planètes et autres astres. L’espace est « rempli » de vide et donc incapable de fournir un support pour les ondes acoustiques.

CONCLUSION

Il n’y pas de son/bruit dans l’espace.

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ABÉRRATION 4 Les effets d’une explosion nucléaire

A. Introduction: les bombes atomiques

Tout d’abord, il faut comprendre comment fonctionne une bombe atomique, aussi appelée bombe nucléaire. Il faut aussi savoir qu’il existe plusieurs types de bombes. La bombe A, de fission nucléaire, et la bombe H, de fusion nucléaire, sont les plus connues.

Le principe de la bombe à fission (A), élaborée lors du projet Manhattan par Léo Silzard, utilise le principe d’effet de réaction en chaîne. On brise le noyau d’un atome de sorte que la réaction se répète en augmentant sa force à chaque fois. On utilise pour ce faire des matériaux tels que l’uranium et le plu-tonium.

La fission est possible lorsqu’un neutron entre en collision avec le noyau d’un atome dit « fissible », tel que l’uranium 235 et le plutonium 239. L’impact libère d’autres neutrons ainsi que de l’énergie et ces autres neutrons vont eux-mêmes entrer en collision avec d’autres noyaux, et ainsi de suite. Cette réaction en pleine expansion libère une énergie redoutable.

La bombe H, celle qui nous intéresse ici, utilise le principe de la fusion, qui permet de fusionner deux éléments fusibles, tels que le deutérium et le lithium. Afin qu’une fusion thermonucléaire puisse se produire, les éléments doivent être comprimés en étant amenés à température très élevée. Pour que la réaction ait lieu, il faut que la force de compression soit assez importante. On utilise alors la force d’une bombe A qui agit ici comme un détonateur.

Cette bombe H est organisée en 2 couches distinctes. La première est com-posée d’une bombe A qui permet de compresser la deuxième grâce à un ap-provisionnement massif de rayons X. La deuxième couche est composée d’un noyau ou cœur de plutonium ainsi que de combustibles de fusion. Cette com-pression déclenche une autre réaction de fission et les combustibles entrent alors en fusion thermonucléaire.

Pour créer une bombe de plus en plus puissante, on peut aussi ajouter des couches qui seront déclenchées par la fusion de la couche précédente. En re-vanche, celle-ci doit avoir un volume dix fois plus important que celle qui la devance. Fabriquer une bombe plus puissante implique donc de fabriquer une bombe plus volumineuse .

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Il existe aussi un troisième modèle de bombe atomique moins connu, créé par le scientifique Samuel Cohen, appelé bombe à neutrons (N). Cette bombe possède une puissance d’explosion moins importante, mais émet des radiations capables de détruire les organismes vivants, tout en conservant les infrastruc-tures et différents bâtiments.

La bombe N était jugée comme une bombe « propre » par les soldats et militaires car les effets de chaleur, de radiation et de souffle sont moindres. Par contre, l’émission de neutrons est significativement plus importante, ce qui permet de tuer les organismes vivants dans son champ d’action. Aussi, la zone d’explosion devient extrêmement contaminée par les radiations.

Le fonctionnement de la bombe repose sur le principe qu’un neutron assez rapide peut agiter, secouer le noyau d’un atome. Le noyau, qui est positif, se met à remuer dans un cortège électronique, qui est négatif, ce qui provoque l’éjec-tion de plusieurs électrons hors de leurs orbites. L’atome devenu cation ébranle la molécule et provoque sa césure. Les neutrons peuvent alors traverser toute sorte de murs et blindages sans perdre beaucoup d’énergie mais en ayant un effet destructeur sur les molécules d’eau, dont les humains sont constitués a 70%, comme la plupart des organismes.

Cette bombe a d’abord été construite pour attaquer les chars d’assaut en tuant les occupants sans endommager les machines, et a aidé à la réalisation d’armes anti-missiles: elle a un effet ravageur sur l’électronique embarquée dans lesdits missiles.

Figure 10. Comparaison de la puissance destructrice de différentes bombes atomiques dont Tsar Bomba

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B. Est-il possible pour l’astéroïde du film d’exploser grâce à une bombe nucléaire ?

Données de l’astéroïde:

• taille: 1300 km de diamètre (taille du Texas)• densité: 7000 kg/m3 Selon le film, l’astéroïde est constitué de ferrite. La moyenne des densités différentes de celui-ci étant de 7000 kg/m3,

cette mesure sera utilisée pour les calculs.• vitesse: 22000 km/s• énergie exigée: E = 2/3.π.r3.P.(Rv/D)2 = 8.1026 Joules = >800 trillions de te-

rajoules

Données de la bombe:

• nom de la bombe non mentionnée ; on suppose que c’est la plus grosse existante qui a été utilisée: Big Ivan/Tsar Bomba.

• 50 à 100 mégatonnes (1 mégatonne = 4.18 pentajoules) => E max possible: = 4,18.1017 joules

CONCLUSION

La bombe n’est pas assez puissante pour détruire l’astéroïde ou le couper en deux.

De plus, pour avoir l’effet escompté, la bombe devrait être située en plein centre de l’astéroïde avant d’exploser, pour pouvoir le couper en deux morceaux distincts pouvant contourner la terre. Dans le film, ils enfouissent la bombe à peine à une cent-cinquantaine de mètres sous la surface, beaucoup trop près. L’explosion ne ferait qu’égratigner la surface de l’astéroïde.

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ABÉRRATION 5 Les effets d’une accélération de 9,5 g sur l’organisme

A. Que se passe-t-il dans le film ?

Lors du briefing de la mission, le spécialiste de la NASA expose le plan de vol: après un ravitaillement de carburant, les deux navettes doivent voler 60 heures, faire le tour de la Lune, subir une accélération de 9,5 g pendant 11 minutes et puis se poser sur l’astéroïde. C’est ce qui est prévu sur Terre. Une fois en vol, on constate que lors de l’accélération, les astronautes se contentent de crier de peur, rien d’autre ne se passe. Cette absence de réaction est suspecte. Nous pensons que les astronautes devraient être totalement immobiles et évanouis après avoir subi de telles contraintes aussi longtemps.

B. L’intensité d’une accélération et ses effets

D’abord, il faut définir ce qu’est précisément un g et à quoi cela correspond. Un g est une unité de vitesse employée en aéronautique, aérospatiale et parfois par des parcs attractions (à ne pas confondre avec le gramme ou bien G cité plus tôt). Le g a pour valeur 9,78 m/s2 et est employé pour mesurer l’intensité d’une accélération. Au voisinage de la Terre, tout corps est affecté par une ac-célération de 1 g (la pesanteur). Cette accélération peut être augmentée lors de certaines figures acrobatiques en avion ou bien sur des attractions telles que l’Éclipse de la foire de Liège, qui ferait subir une accélération de 4 g. Une per-sonne subissant une accélération de 4 g (pour poursuivre avec cet exemple) verrait son poids multiplié par 4 puisque l’accélération serait 4 fois plus im-portante que l’accélération de la pesanteur. Le corps peut subir des g négatifs comme positifs, les effets de ceux-ci seront détaillés plus loin.

Pour résister à l’impact des g (quels qu’ils soient), les scientifiques ont in-venté ce qui est désormais appelé « combinaison anti-g ». Cette combinaison est constituée de petites poches réparties le long du corps et sur les diffé-rents membres de la personne. Elle est également munie de senseurs qui per-mettent de détecter des accélérations trop importantes susceptibles de poser problème. Lorsque les capteurs ressentent l’accélération, ils font se gonfler les diverses poches aux endroits nécessaires, comprimant ainsi les parties du corps de l’homme (ou de la femme). Cette compression empêche en partie l’afflux de sang dans les parties supérieures ou inférieures du pilote, réduisant ainsi l’incidence du voile rouge ou noir. Une autre technique employée lors de l’en-trainement en centrifugeuse consiste à contracter les muscles du torse et ab-dominaux afin de minimiser le déplacement de sang dans l’organisme. Pour que cette technique fonctionne au mieux, il est conseillé d’expirer lentement tout en inspirant rapidement.

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C. Que devrait-il se passer ?

Perte de conscience

Si l’on se base sur le tableau ci-dessous, quel que soit le sens de l’accéléra-tion subie, à savoir, 9,5 g. L’astronaute non entrainé ne pourrait rester conscient durant l’entièreté de l’accélération subie. De plus, mêmes les pilotes longuement entrainés ne peuvent pas supporter ce genre d’accélération, il en résulterait une perte de conscience ainsi que du contrôle des navettes.

Figure 9. Tableau de résistance avant la perte de conscience en fonction de l’accélération et du temps.

Conséquences des accélérations

Tout humain qui subit une accélération peut l’encaisser dans différents sens. L’accélération peut-être positive (de bas en haut), négative (de haut en bas) ou bien perpendiculaire à la colonne vertébrale. Si l’on retourne au tableau précé-dent, on peut remarquer que le corps résiste beaucoup mieux aux chocs per-pendiculaires qu’aux g positifs/négatifs.

Ce qui se passe le plus souvent pour les pilotes sont des g positifs et néga-tifs. Lorsqu’un pilote subit une accélération dite « positive » prolongée, celui-ci peut ressentir ce qui est appelé « voile noir ». Ce voile noir est en fait une ac-cumulation de sang dans les membres inférieurs. La partie supérieure du corps n’étant plus irriguée correctement, le pilote va sentir sa vision se troubler (voile gris) puis va devenir aveugle (voile noir) jusqu’à ce qu’il revienne à une situation normale et que le sang circule à nouveau correctement.

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À l’inverse, s’il subit des g négatifs, son sang affluera vers la tête, créant ain-si le « voile rouge » qui n’est rien d’autre que l’accumulation de sang dans les paupières qui a pour résultat une vision trouble et rouge. En plus de voir rouge, il aura des maux de tête et des fourmillements. Si l’accélération est maintenue trop longtemps, des lésions peuvent se produire au niveau des yeux (veines éclatées).

Et la navette ?

L’autre problème majeur qui se pose est la résistance même de l’appareil puisqu’une fois soumis à 9,5 g, celui-ci pèse près de 10 fois son poids d’origine. Si la trajectoire est rectiligne, les ailes pourraient ne pas supporter une telle accélération et se tordre pour finir par s’arracher complètement. En revanche, si la navette effectue un virage, sous l’effet de son propre poids, la navette au complet pourrait se briser en deux pour finir par s’éparpiller en milliers de petits morceaux avec tout son équipage et équipement.

D. Anecdote

Un scientifique de l’armée américaine, le colonel de John Paul Stapp, fit des recherches sur les effets de l’accélération sur l’organisme. Il ne douta pas un seul instant à passer lui-même ses différents tests au péril de sa vie. C’est lors de l’un de ces test que le record du monde de g encaissés fut enregistré. Le 10 décembre 1954, à bord d’un véhicule sur rail propulsé par fusées, lors de la der-nière expérience d’une série de 29 sur 7 années que Stapp passa d’une vitesse de 1017 km/h à 0 km/h en 1,6 s, générant un choc équivalent à 46,2 g. Il en resta aveugle jusqu’au lendemain, les yeux remplis de sang suite au choc.

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CONCLUSION

Au vu des résultats obtenus dans les chapitres précédents, nous sommes parvenus à la conclusion que les scènes que nous avons vues ne respectent pas ou très peu les lois physiques analysées. Celles-ci sont probablement négligées par méconnaissance ou pour donner plus de sensations au spectateur. En effet, peu de spectateurs se posent la question de la véracité des événements ainsi que de la cohérence qui existent entre les lois physiques et leur application au cinéma. Et ils ont peut être raison, car bien que non sans errata, ce film est tout de même plaisant à regarder. La science et la physique devraient-t-elles se mê-ler des affaires du cinéma et des ses fantaisies ? En tout cas, nous l’avons fait, et pas sans surprises.

Bien que Armageddon soit truffé d’erreurs scientifiques, nous pouvons bien

sûr y trouver quelques vérités. Nous avons sciemment choisi d’observer les élé-ments érronés afin de les confronter à la réalité scientifique. Ce travail nous a permis de toucher à différents domaines de la physique, peu abordés dans la vie de tous les jours.

Cette expérience, tel est surement son objectif, nous a aussi permis de nous confronter, dans un cadre studieux et intéressant, à un travail plus important que ceux dont nous avons l’habitude. Nous avons appris quantité d’informa-tions et enrichi notre culture générale, ce qui n’est pas négligeable.

Pour conclure, nous pouvons affirmer que certains films, objets de diver-tissement, de détente et d’exaltation pour le public, peuvent aussi s’avérer être d’excellents sujets d’étude.

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GLOSSAIRE

Il est important de noter que les mots faisant partie de ce glossaire ne sont expliqués que dans le domaine qui nous intéresse, les explications et/ou défini-tions ne sont pas exhaustives et sont restreintes aux domaines que nous étu-dions dans ce travail.

A. Noms propres

• Armstrong, Neil: Premier homme à poser le pied sur la Lune le 20 juillet 1960 grâce au projet Apollo 11.

• Bay, Michael: Cinéaste américain né à Los Angeles le 17 février 1965. Il commence sa carrière en 1986 en tournant des spots publicitaires après avoir été stagiaire pour George Lucas alors qu’il n’avait que 15 ans. Il sort son premier long métrage en 1994 chez Columbia Pictures, Rock. S’en suivent d’autres films tels que Pearl Harbor, Bad Boys II, la série Transformers (entre autres) et bien sur Armageddon en 1998. Ses films sont caractérisés par la quantité d’effets spéciaux ainsi que les explosions spectaculaires. Ses films ont rapporté plus que 4 milliards de dollars malgré toutes les critiques envers énoncées envers lui.

• Big Ivan/Tsar Bomba: La Tsar Bomba est la bombe la plus puissante jamais créée par l’union Soviétique. Cette bombe à hydrogène est a explosé le 30 octobre 1961 au-dessus de l’archipel de la Nouvelle-Zemble (Arctique russe). La Tsar Bomba était une bombe H, fabriquée en trois étages (FFF: fission-fusion-fission), d’une puissance d’environ 57 mégatonnes. Le 3e étage en uranium, destiné à atteindre 100 mégatonnes ne fut cependant pas utilisé pour le test, qui fut remplacé par du plomb inerte afin de limiter sa puissance à seulement 50 mégatonnes. (voir annexe)

• NASA: (National Aeronautics an Space Administration) Organisme Américain fondé en 1958, chargé de diriger et de coordonner les recherches aéronautiques et spa-tiales des États Unis, dirigé par Charles F. Bolden.

• Newton, Isaac: Philosophe, mathématicien, physicien, alchimiste, astronome, théo-logien anglais né dans le Lincolnshire en 1642 et décédé en 1727. En 1687 il sort son œuvre principale Philosophiae Naturalis Principia Matematica qui contient les lois du mouvement de Newton ainsi que la loi universelle de gravitation. Il y expose également d’autres choses telles que la loi des chocs, celle sur les mouvements de fluides ainsi que sa théorie sur les marées.

• Pascal, Blaise: Savant, philosophe et écrivain né en 1623 à Clermont Ferrand. Vers 1646 il reprend les travaux de Torricelli et prouve l’existence de la pression atmos-phérique en se basant sur une expérience célèbre au Puy de Dôme. Cette expé-rience consistait à mettre sous vide deux hémisphères et tenter de les séparer. La pression exercée par l’air empêchait ces hémisphères de se séparer il en déduit donc l’existence de la force de pression exercée par l’air.

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• Silzard, Leo: Physicien hongrois-américain ayant travaillé sur le projet Manhattan.• Torricelli, Evangelista: Mathématicien et physicien italien né en 1608. Il mit en évi-

dence l’existence de la pression atmosphérique en 1643 en faisant une expérience basée sur une colonne de mercure (aussi appelé vif argent) dont la hauteur variait en fonction de ladite pression atmosphérique.

• Cohen, Samuel: Physicien américain ayant travaillé sur le projet Manhattan.

B. Noms communs

• Allotropie: Propriété de certains corps (carbone, phosphore, souffre…) d’exister sous plusieurs formes physiques.

• Astéroïde: Petite planète de taille variable et de forme irrégulière venant d’un en-droit appelé “ceinture d’astéroïdes”. Les astéroïdes gravitent en général entre Jupi-ter et Mars dans cette fameuse ceinture.

• Bombe nucléaire: Bombe dont la puissance explosive utilise l’énergie nucléaire. On distingue les bombes à fission, dites atomiques, A, et les bombes de fusion, dites thermonucléaires ou H.

• Brûlure cryogénique: Du mot “kruos” en grec, qui veut dire “froid” et brûlure, c’est une brûlure due à une exposition à une substance très froide. La brûlure cryogé-nique, quand elle est contrôlée, peut servir à des fins médicales (traitement des verrues entre autres).

• Enthalpie: Si un réactif en se transformant perd de l’énergie, c’est qu’il possédait un contenu énergétique, appelé enthalpie du réactif.

• Espace: Milieu dans lequel se trouvent les astres. Domaine situé au-delà de la partie de l’atmosphère terrestre où peuvent circuler les aéronefs.

• Expansion des gaz: Développement d’un corps en volume ou en surface (suite à un changement de pression ou de température)

• Ferrite (acier): Variété allotropique de fer pur présente dans les alliages ferreux et contenant une infime partie de carbone.

• Fission: Division d’un noyau d’atomes lourd (uranium, plutonium…) en deux ou plu-sieurs fragments.

• Fusion: 1. Réunion, combinaison étroite de deux éléments de deux groupes.2. Pas-sage d’un corps solide à l’état liquide sous l’action de la chaleur.

• Hypoxie: Diminution de l’apport ou de l’utilisation d’oxygène au niveau des tissus.• Joules: Unité de mesure de travail, d’énergie, de chaleur (J), équivalant au travail

produit par une force de 1 Newton dont le point d’application se déplace 1 mètre dans la direction de la force.

• Mégatonne: Aussi abrégé Mt, unité servant à déterminer la puissance d’une ex-plosion de type nucléaire en la comparant à l’énergie produite par l’explosion de 1 million de tonnes de trinitrotoluène (TNT)

• Projet Manhattan: On désigne sous le nom de Manhattan Project le premier pro-gramme américain de réalisations scientifique et technique destinées à la fabrica-tion de bombes atomiques à uranium 235 et à plutonium, élaboré par les autorités américaines en 1943.

• Radiation: Émission de particules ou d’un rayonnement monochromatique.• Rayon cosmique: Aussi appelé astroparticules, est le flot de particules arrivant de

l’espace. Ces rayons sont composés de rayons gamma, de neutrinos (particules élé-mentaires de masse presque nulle), de beaucoup de protons ainsi que de noyaux d’hélium. Ces rayons ont une vitesse phénoménale et peuvent traverses presque tout ce qu’ils rencontrent.

• Réaction exothermique: C’est une réaction qui dégage de ce qui augmente le de-gré énergétique du milieu environnant, perceptible par une augmentation de tem-pérature ou/et un dégagement de lumière. On peut la reconnaitre si l’énergie fait partie des produits dans l’équation énergétique et si la réaction d’enthalpie est négative.

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ANNEXES

À voir dans Armageddon

Dépressurisation: https://www.youtube.com/watch?v=ymHQ6aibUL4 (0:28)

Gravité:https://www.youtube.com/watch?v=6sk5IuIjr1E

Explosion nucléaire:https://www.youtube.com/watch?v=ymHQ6aibUL4 (4:30)

Bruit et feu dans l’espace:https://www.youtube.com/watch?v=ymHQ6aibUL4 (0:35)

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BIBLIOGRAPHIE

A. Livres

• ANCIA Philippe, DEWAELE Pascal et WANT Aline, Le nouvel actimath 1/2. Théorie du premier degré, Wommelgem, Van In, 2009, p. 64.

• Coll., Les météorites, Turin, Bordas, 1996, p. 124.• GIANCOLI C. Douglas, Physique Générale 1, Mécanique et Thermodynamique,

Bruxelles, DeBoek Wesmael S.A., 1997, pp 60-63.• BUECHE J. Frederick, HECHT Eugene, Physique générale et appliquée,

Frankfurt Am Ein, McGraw-Hill, 1995, p. 42.

B. Film

• BAY Michael, Armageddon, 1998, 148 min, Walt Disney Pictures and Television, USA.

C. Références électroniques

• Dictionnaire mondial des Films, in http://www.larousse.fr/archives/film/page/60, consulté le 23 novembre 2014.

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• Rayons cosmiques, in http://astronomia.fr/5eme_partie/rayonsCosmiques.php, consulté le 14 décembre 2014.

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• L’encyclopédie gratuite.fr, in http://www.encyclopedie-gratuite.fr/Definition/chimie/densite-metaux.php, consulté le 2 janvier 2015.

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• Samuel Cohen, in http://fr.wikipedia.org/wiki/Samuel_Cohen, consulté le 25 janvier 2015.

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• Manhattan project, in http://www.universalis.fr/encyclopedie/manhattan-project/, consulté le 25 janvier 2015.

D. Encyclopédies et dictionnaires

• Newton (sir Isacc), in MERLET Michel, Le petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2004, p. 1564.

• Mégatonne, in MERLET Michel, Le petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2004, p. 640.

• Torricelli (Evangelista), in Merlet Michel, Le petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2004, p. 1740.

• Pascal (Blaise), in Merlet Michel, Le petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2004, p. 1597.

• Expansion, in Merlet Michel, Le petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2004, p. 411.

• Le projet Apollo, in Coll., L’encyclopedi@, Paris, Gallimard Jeunesse, 2004, p. 30.

• Bombe nucléaire, in Le Petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2010, p. 125.

• Joul, in Le Petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2010, p. 563.

• Espace, in Le Petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2010, p. 385.

• Nasa, in Le Petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2010, p. 1546.

• Ferrite, in Le Petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2010, p. 415.

• Allotropie, in Le Petit Larousse illustré, Paris, Larousse, 2010, p. 31.

• Radiation, in Le Petit Larousse illustré, Paris, Larousse 2010, p. 847.

• Fission, in Le Petit Larousse illustré, Paris, Larousse 2010, p. 422.

• Fusion, in Le Petit Larousse illustré, Paris, Larousse 2010, p. 449.

E. Cours

• Cours de physique donné par Mme Lemaire, 2013-2014.

• Cours de chimie donné par Mme Derwa, 2013-2014.

F. Divers

• Risques liés à l’utilisation de l’azote liquide dans le cadre des activités d’Assistance Médicale à la Procréation, Rapport de l’Afsset (Agence française sanitaire de sécuri-té sanitaire de l’environnement et du travail), mars 2008, in http://www.agence-bio-medecine.fr/IMG/pdf/risques-sanitaires-lies-a-l-utilisation-de-l-azote-liquide-dans-le-cadre-de-l-amp.pdf.

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REMERCIEMENTS

Nous tenons à remercier Madame Lecloux, notre promotrice, pour ses conseils et ses encouragements.

Nos remerciements s’adressent aussi à Laurence Gomrée, pour son aide précieuse,

et à Margault Sacré, dont l’avis et les corrrections orthographiques sont fortement appréciées.

Merci à vous également lecteurs attentifs.

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À l’ère où le numérique est partout, on entend en permanence qu’il ne faut pas croire ce qui est diffusé à l’écran. Que ce soit de gros blockbusters, des films d’action, d’espionnage, de voitures, des polars ou films d’horreur, des in-cohérences ou des événements peu probables, voire impossibles, s’y glissent irrémédiablement. C’est donc dans l’optique de mettre en évidence ces di-verses incohérences que nous avons adopté ce thème de travail de fin d’études: « Les aberrations physiques au cinéma ».

TRAVAIL DE FIN D’ÉTUDES RÉALISÉ PAR LOÏC BOVY (6G) ET GAELIAN SACRÉ (6G)

PROMOTRICE: MADAME LECLOUX

Année scolaire 2014-2015

Collège Sainte-Véronique