Les Mystérieuses Rotations de l'Œuf Dur

© Dunod
Un œuf cuit, avec une impulsion forte, 

se redresse à la verticale

   Posez un œuf dur sur la table et faites-le tourner le plus vite possible.
   Si l'impulsion initiale est faible, l'œuf ne fait que tourner en position horizontale, voire légèrement inclinée. Mais si elle est assez grande (il faut donner un bon coup de poignet), l'œuf se redresse et se met à tourner en position verticale, pendant plusieurs secondes. Ensuite, il ralentit et finit par retomber. Pourquoi ? Quel est le rôle de la vitesse ?

   Faites tourner l'œuf sur lui-même, à plusieurs vitesses, d'abord horizontalement, puis verticalement. Horizontalement, l'œuf tourne sans problème quelle que soit la vitesse. En revanche, verticalement, il faut le lancer plus vite, comme une toupie. Sinon, il tombe. 

   Donc, que ce soit quand l'œuf tourne debout ou quand l'œuf, initialement couché, se redresse, la contrainte est la même : il lui faut dépasser une certaine vitesse. Pourquoi ? Pour vaincre la gravité.

Explications : gravité et énergie cinétique
    Être debout, pour l'œuf, comme pour le bipède au matin, demande de l'énergie. Pour qu'il adopte cette position, il doit trouver cette énergie quelque part. La seule réserve dont il dispose est contenue dans son mouvement de rotation. Il ne peut donc se redresser que si l'énergie de son mouvement de rotation debout est inférieure à celle de sa rotation couchée, et que la différence est au moins égale à l'énergie nécessaire pour qu'il se relève. Si sa rotation est trop lente, rien à faire : son énergie est plus faible que celle dont il a besoin pour se relever (cette « énergie cinétique », comme l'appellent les physiciens, est proportionnelle au carré de sa vitesse de rotation). Voilà pourquoi une vitesse minimum est nécessaire.

    Mais pourquoi l'œuf utilise-t-il moins d'énergie à tourner debout que couché ? Parce que la rotation d'un objet ne demande pas la même énergie selon sa forme et selon la direction autour de laquelle il tourne. Ainsi, faire pivoter un stylo selon l'axe de sa longueur nécessite moins d'énergie que si l'axe est perpendiculaire au stylo et passe par son milieu : dans le second cas, chaque portion du stylo parcourt un chemin beaucoup plus grand que dans le premier (par exemple, la pointe décrit un cercle dont le diamètre est la longueur du stylo).
Pour continuer (Futura-sciences)

Pour approfondir : paramètres mathématiques présentés dans le journal Nature en 2002.

Nature, vol 416, p. 385-386