A quelle vitesse va un pet ?
Un pet peut-il franchir le mur du son ? A quelle distance l'odeur se propage-t-elle par minute ? Et a quelle vitesse le gaz sort-il reellement du corps ? La physique du pet est etonnamment complexe -- et les reponses sont a la fois sobrement scientifiques et delicieusement absurdes.
Vitesse de sortie : pas de propulsion fusee
Les donnees mesurees sur la vitesse reelle de sortie du gaz lors d'un pet sont rares dans la litterature scientifique -- le sujet n'est pas exactement un axe de recherche de l'astrophysique. Les quelques mesures disponibles et estimations physiques donnent des resultats qui degrisent : la vitesse de sortie se situe generalement entre 3 et 10 km/h -- a peu pres la vitesse d'une marche rapide. Cela correspond a environ 1 a 3 metres par seconde. La vitesse du son (343 m/s a 20 degres de temperature ambiante) est donc 100 a 300 fois plus elevee. Un pet ne peut physiquement pas franchir le mur du son -- du moins pas avec l'appareil digestif humain.
D'ou vient la pression ?
Le gaz dans le gros intestin est sous une pression legerement superieure a la pression atmospherique -- generalement quelques millimetres de mercure (mmHg) au-dessus de la normale. Pour comparaison : un ballon gonfle a une pression interne d'environ 10 a 20 mmHg au-dessus de la pression ambiante. Un pet n'est donc pas un evenement a haute pression. La pression est creee par la production bacterienne de gaz et le peristaltisme qui transporte le gaz vers le rectum. La vitesse de sortie est largement determinee par le degre d'ouverture du sphincter anal externe -- un sphincter contracte cree une vitesse d'ecoulement locale plus elevee et donc des sons plus forts, tandis qu'un sphincter detendu laisse echapper le gaz plus lentement et silencieusement.
Propagation de l'odeur : diffusion vs. convection
A quelle vitesse l'odeur se propage-t-elle ? Deux processus physiques agissent ensemble : la convection (mouvement d'air qui transporte l'odeur) et la diffusion (propagation independante des molecules de gaz). Dans une piece immobile sans mouvement d'air, le sulfure d'hydrogene (H2S) -- le principal composant odorant -- se propage par diffusion : la constante de diffusion du H2S dans l'air est d'environ 1,6 x 10-5 m2/s. Cela signifie que les molecules ne parcourent independamment que quelques centimetres en une minute. Ce qui transporte reellement l'odeur sur plusieurs metres, c'est le mouvement d'air par convection -- cree par la chaleur corporelle, la climatisation ou simplement le fait de se lever d'une chaise.
Volume sonore et frequence : la physique du son
Le son d'un pet est produit par le battement et la vibration des plis anaux lors de la sortie du gaz -- de maniere similaire a un instrument a vent. La frequence du son depend de la geometrie du sphincter, du debit gazeux et de la tension des tissus. Les frequences mesurees se situent generalement entre 30 et 1 000 Hz -- dans la gamme audible. Le volume sonore varie considerablement : les exhalations silencieuses peuvent etre inferieures a 30 dB (a peine perceptibles), tandis que des evenements particulierement bruyants ont ete mesures jusqu'a 80 dB -- comparable a une rue animee. Un pet peut donc etre tres clairement audible dans une piece silencieuse, mais il ne fait pas tomber les murs.
Le saviez-vous ?
- La vitesse de sortie d'un pet est de 3 a 10 km/h -- similaire a celle d'un joggeur.
- Pour franchir le mur du son, un pet devrait atteindre 343 m/s -- physiquement impossible avec le corps humain.
- L'odeur se propage principalement par le mouvement d'air (convection), et non par la diffusion independante des molecules de gaz.
- Les pets peuvent atteindre 80 dB -- aussi forts qu'une rue animee.
Le saviez-vous
La NASA a effectivement mene des etudes sur la propagation des gaz dans les capsules spatiales -- non pas a cause du bruit, mais a cause de l'inflammabilite de l'hydrogene dans l'atmosphere riche en oxygene des premiers modeles de capsules. Les astronautes avaient pour consigne d'eviter certains aliments generateurs de gaz avant les missions. L'un des fils de recherche les moins glorieux de l'histoire de l'exploration spatiale.
Sources
- Moshfegh, A. et al. (2005). Usual nutrient intakes from food and water. USDA Agricultural Research Service.
- Levitt, M.D. & Bond, J.H. (1970). Volume, composition, and source of intestinal gas. Gastroenterology, 59(6), 921-929.
- Suarez, F.L. et al. (1997). Insights into human colonic physiology obtained from the study of flatus composition. American Journal of Physiology, 272(5), G1028-G1033.
- Matan, N. et al. (1999). Physical properties of hydrogen sulfide in air. Journal of Chemical Engineering Data.