Résultats du concours Fête de la Science 2006 !!

Après un petit rappel, voici :
      - la solution à l'énigme,
      - la liste des réponses reçues,
      - ainsi que la liste des gagnants !

Allons-y dans l'ordre et avec méthode !!

L'énigme (rappel)

Lancé le 20 septembre 1967 le Queen Elizabeth 2 est le dernier paquebot transatlantique. Il peut embarquer 1877 passagers.

Ses caractéristiques :
      - 65.863 tonnes ;
      - 293,5 m de longueur ;
      - 32 m de largeur ;

En 1992, alors qu'il filait à 25 noeuds (46 km/h), le navire s'est échoué au large du Massachusetts, entre New-York et Boston, dans le détroit du Vineyard (Vineyard Sound). La carte ci-contre permet de repérer ce chenal de près de 5 kilomètres de large.

Pour mémoire, nous avons mesuré son tirant d'eau au port (10 mètres entre la quille et la ligne de flottaison) ainsi que la profondeur de la mer sur le lieu de l'accident : 14 mètres environ !

Le Queen Elizabeth 2 avait déjà emprunté le détroit par le passage... Qu'est-il donc advenu ?

La Solution !

Le Queen Elizabeth 2 a été victime de ce que les marins nomment le sur-enfoncement !

Ce phénomène se produit lorsque les bateaux naviguent à vitesse relativement élevée dans un passage étroit, en eaux peu profondes.

Dans l' idée le navire se fraye un chemin et l'eau doit le contourner. Mais le fond n'étant pas très loin, elle se trouve canalisée et doit accélérer fortement pour passer sous et autour du navire (comme le montre l'illustration ci-contre).

C'est précisément là qu'intervient l'effet Venturi !

Notre physicien italien favori -Giovanni Battista Venturi- a énoncé le principe qui porte son nom :

"Lorsqu'un fluide passe dans un rétrécissement, alors sa vitesse augmente et la pression diminue.

La pression chute donc sous le navire, il est comme aspiré par l'eau qui passe sous lui. Il s'enfonce donc de quelques centimètres ou quelques mètres, selon la profondeur et la vitesse à laquelle il avance. Plus le paquebot avance vite, plus le sur-enfoncement est important (ce n'est pas proportionnel, mais plutôt fonction du carré de la vitesse !)

Nous avons effectué une première modélisation très simplifiée (basée sur la relation de Daniel Bernoulli) qui montre que le Queen Elizabeth 2 se surenfoncerait de 1,3 mètres à 10 noeuds (23 km/h) et de 7 mètres en se déplaçant à 25 noeuds (46 km/h).

Dans la réalité il semble que le chiffre soit plus proche de 4 mètres (d'après Edouard Kierlik et Jean-Michel Courty in Pour la Science)

Ce qui est déjà énorme !

Pour les curieux, vous pouvez approfondir

(sans jeu de mots !)

           - notre solution détaillée et notre modélisation (à venir, un peu de patience !)
           - Giovanni Battista Venturi
           - l'effet Venturi
           - ce forum pour toute remarque, question ou approfondissement

Pour tous, voici les réponses des participants :

Nous avons eu de nombreuses réponses au concours, certaines particulièrement amusantes, d'autres loufoques, et certaines inexactes mais posant de bonnes questions.

Quelques exemples :
           - le paquebot a coulé parce que les 1877 passagers se sont massés à une extrémité et ont tous bondi en même temps !! Bien, mais avec un poids moyen de 100 kg, nous arriverions à 188 tonnes se mettant en mouvement, à comparer aux 66000 tonnes du navire... !!
           - une migration de dauphins ou de baleines a perturbé le sonar du paquebot
           - le détroit du Wineyard est assez profond mais PAS ASSEZ LARGE pour les trente mètres du paquebot ! (excellent !)
           - l'équipage était ivre !
           - Echouage à cause d'un creux de vague...

La réponse qui prête le plus à réflexion est celle de Gilles Charles, qui reçoit donc la palme de la mauvaise réponse la plus plausible :
"un fleuve assez gros se jette dans l'océan à cet endroit, modifiant la salinité de l'eau de mer et altérant la flottabilité du Queen Elizabeth 2".
L'idée est intéressante, mais force est de constater sur les cartes que la zone ne comporte pas de fleuve majeur. En outre, le fameux passage est entre deux îles !

Si vous avez des commentaires, ou des infos sur la différence entre flottaison sur eau douce et sur eau salés précipitez vous sur ce lien !!

Et maintenant, voici la liste des gagnants !!

Nous félicitons les gagnants du concours, qui ont expliqué -parfois de façon très précise- le phénomène. Dans l'ordre d'arrivée des réponses :
           - Charles de Izarra
           - Blandine Jourdain
           - Catherine Manuel
           - Bruno Barratault
           - Grégogy Couturier
           - Amélie Gaudry
           - Audrey Chave, Véronique Chave, Mikaël Chave

Bravo à tous pour vos efforts, votre bonne humeur et l'énergie que vous avez mobilisée pour répondre !