Moteur à changement de centre de gravité

[invited33ce006]

Hello,

J'essaie de comprendre pourquoi un moteur à déplacement de centre d'inertie n'est pas possible ? Si on prend un objet O à déplacer et qu'on place dessus (à une certaine distance) un objet giratoire G (rotation de spin) si on essai de déplacer à partir de O l'objet G, alors on va modifier le centre d'inertie du système complet ?. Si oui, on peut imaginer un système où G est mis en rotation, déplacé, mis en arrêt puis re déplacé à son point de départ. Globalement, on aura déplacé le système complet. Certes il risque d'y avoir une rotation incontrolable de l'ensemble mais on peut ajouter des dispositifs G qui permettent d'annuler les mouvement de rotation.

Si quelqu'un peut m'aider avec des équations se serait sympa, je m'en sors pas !!!

merci d'avance

ludo
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[Deedee81]

Bonjour,

Si quelqu'un peut m'aider avec des équations se serait sympa, je m'en sors pas !!!

J'avoue ne pas comprendre du tout le mécanisme que tu invoques.

Par exemple tu dis :

un système où G est mis en rotation, déplacé, mis en arrêt puis re déplacé à son point de départ. Globalement, on aura déplacé le système complet"

Ca revient à son point de départ mais ça s'est déplacé

Un petit schéma serait peut-être bien venu.

Mais a priori je dirais que ça ne marche pas car on a une réponse négative à une question préliminaire :

si on essai de déplacer à partir de O l'objet G, alors on va modifier le centre d'inertie du système complet ?

La réponse est non. La raison en est simple : la troisième loi de la dynamique. Toute action entraine une réaction. Les deux s'annulent (sur le système complet) et le centre d'inertie ne bouge pas (ou du moins a un état de translation uniforme inchangé).

[invité576543]

Bonjour,

On peut changer l'orientation d'un objet déformable uniquement par des mouvements internes, mais on ne peut pas déplacer son centre de masse sans appui sur quelque chose d'extérieur.

Quand tu dis "modifier le centre d'inertie", modifier par rapport à quoi? On peut définir la position des parties d'un objet déformable par rapport au centre de masse (et donc la changer), ou définir la position du centre de masse par rapport à quelque chose d'extérieur (et donc la changer), mais c'est tout.

Ou encore, si une partie d'un objet déformable s'approche du centre de masse, alors nécessairement le reste s'en approche aussi, en se déplaçant dans la direction exactement opposée.

Cordialement,

[invited33ce006]

Si on modifie une partie du systeme avec une inertie sur une sous partie modifiée, alors on peut s'appuyer sur le système inertiel pour modifier le centre de masse, ca me parait évident, je sais que la physique dit le contraire avec SES principes, des équations sont nécessaires pour invalidé ce projet

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited33ce006]

bonjour et merci pour vos réponses, c sympa,

un schéma je vais le faire ca sera plus clair, sinon pour expliquer davantage, j'imagine un systeme S composé de deux sous partie O et G séparées de distance D. O est la masse principale à déplacer et G est un masse inertiel que l'on fait tourner sur elle meme mais qui peut varier en vitesse. Pour déplacer S on actionne sur O un bras qui permet de déplacer G en rotation, G est plus ou moins difficile à déplacer en rotation à cause de son inertie. Le centre d'inertie ne bouge pas, mais c'est l'inertie de S, si maintenant on modifie la vitesse de rotation de G alors son inertie diminue, et on a donc modifier le centre d'inertie de S en modidiant une partie de l'inertie de S. Certes, ca ne fonctionne pas mais j'ai tiré au sort ce mini projet et je dois démontrer le contraire, si vous pouvez m'aider ce serait super car la physique c pas mon fort...
merci d'avance
Ludo

[calculair]

L'explication de Michel me parait clair. Une illustration amusante est la fusée

Si tu considère la fusée avec son carburant immobile dans l'espace son centre de gravité G est en A

Tu allumes le moteur

La fusée , je veux dire le corps de la fusée sous l'effet de son moteur part en
avant

Le carburant, ou les gaz issuent de la combustion partent en arrière

Le centre de gravite G du coprs de la fusée et des gaz issuent du carburant reste imperturbablement en A et immobile.

Le centre de gravité ne bouge pas !

[invité576543]

@ludo le terrible

Bonjour,

Ton texte pourrait laisser penser que tu considères qu'un objet en rotation a plus d'inertie qu'un objet ne tournant pas. Peut-être sont-ce des explications sur la powerball qui amènent à ce genre d'idée?

Mais ce n'est pas le cas. L'inertie au sens de la résistance à une translation n'est pas changée par une rotation (du moins dans le modèle simplifié, mais adapté ici, de la mécanique classique).

C'est un terme comme "masse inertielle" qui est troublant. C'est un pléonasme, au sens où la masse est essentiellement une mesure de l'inertie (en translation). Il n'y a pas de "masse non inertielle" !

Cordialement,

[invited33ce006]

re,

merci d'essayer de me faire comprendre..., je pensais à une roue de vélo qui tourne, quand j'essaie de la faire bouger l'angle de l'axe de rotation c'est plus difficile que lorsqu'elle ne tourne pas. Cela doit si je fais cela, faire changer le centre de gravité de l'ensemble hors l'ensemble c'est moi + roue + inertie de rotation, non ? si on change la vitesse cela permet de changer la force nécessaire pour ramener la roue dans son état d'origine, non ? voilà, j'ai un peu de mal j'avoue et je dois mettre des équations la dessus...lol

Ludo

[Deedee81]

merci d'essayer de me faire comprendre..., je pensais à une roue de vélo qui tourne, quand j'essaie de la faire bouger l'angle de l'axe de rotation c'est plus difficile que lorsqu'elle ne tourne pas. Cela doit si je fais cela, faire changer le centre de gravité de l'ensemble hors l'ensemble c'est moi + roue + inertie de rotation, non ? si on change la vitesse cela permet de changer la force nécessaire pour ramener la roue dans son état d'origine, non ? voilà, j'ai un peu de mal j'avoue et je dois mettre des équations la dessus...lol

Bonjour,

Le centre de gravité de toi + la roue est le même qu'elle soit immobile ou en rotation. Et ce n'est pas parceque tu as plus dur à faire tourner la roue que le centre de gravité est modifié ! (je n'arrive pas à capter ce qui te fait penser le contraire)

Quand à l'équation, pour le centre de gravité, va voir http://fr.wikipedia.org/wiki/Barycentre_%28physique%29
La toute première équation donnée est celle là. Tu remplaces m1 et m2 par toi et la roue. Je répète : sa rotation n'a aucune importance

[invited33ce006]

J'espère que j'énerve personne... merci pour le lien. En ce qui concerne le centre de gravité, que la roue tourne ou pas cela ne le change pas tu as raison.

Si on prend une barre en métal de 10m et que l'on place un moteur au bout de la barre (centre de gravité de la barre décalé par rapport au centre de rotation) qui permet de faire tourner perpendiculaire à son axe une roue qui est en rotation (rotation de spin) alors la roue va tourner sur son axe sans changer son centre d'inertie et la barre va se mettre à tourner sur son centre de rotation, elle aura donc bougé son centre de gravité vue qu'ils sont décalés l'un par rapport à l'autre, non ?

merci à tous de votre patience...

[Deedee81]

Salut,

J'espère que j'énerve personne...

Si tu fais référence au ton que j'ai employé, non, ne t'en fait pas. Je voulais juste être clair (en étant "percutant")

Si on prend une barre en métal de 10m et que l'on place un moteur au bout de la barre (centre de gravité de la barre décalé par rapport au centre de rotation) qui permet de faire tourner perpendiculaire à son axe une roue qui est en rotation (rotation de spin) alors la roue va tourner sur son axe sans changer son centre d'inertie et la barre va se mettre à tourner sur son centre de rotation, elle aura donc bougé son centre de gravité vue qu'ils sont décalés l'un par rapport à l'autre, non ?

L'axe est la barre et le centre de gravité dessus donc il ne va pas bouger. Ou alors je n'ai pas compris la situation envisagée (j'en ai violemment l'impression). Faudrait vraiment faire un pt'tit dessin

Parfois un dessin vaut mieux qu'un long discours

[invited33ce006]

j'ai fait un dessin, j'espère qu'il est compréhensible... merci d'avance si vous pouvez me dire où ca cloche ?
ludo

[invité576543]

Et ce n'est pas parceque tu as plus dur à faire tourner la roue que le centre de gravité est modifié ! (je n'arrive pas à capter ce qui te fait penser le contraire)

Ca corrobore ce que j'imaginais, c'est bien le même genre d'interprétation que ce qu'on entend dire sur la powerball: si tu vas sur leur site, ils disent que l'inertie de leur balle (un gyroscope) est augmentée quand elle est en rotation. Exemple de texte trouvé sur le site français de powerball:

De plus, du fait que l'inertie (ou résistance gyroscopique) générée au sein du Powerball est directement proportionnelle à la vitesse à laquelle vous faites tourner le rotor,

Ce n'est avec des phrases comme cela qu'on va former des idées saines...

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je pensais à une roue de vélo qui tourne, quand j'essaie de la faire bouger l'angle de l'axe de rotation c'est plus difficile que lorsqu'elle ne tourne pas

Il faut donc expliquer que la "résistance" à la mise en translation, le déplacement linéaire du centre de masse, n'est pas changée par la rotation. Par contre la réaction d'un objet quand on essaye de le faire tourner est différente si quelque chose tourne à l'intérieur: c'est l'effet gyroscopique.

Or, quand on manipule un objet avec une partie en rotation (powerball ou roue de vélo) on peut difficilement faire autrement que de mélanger mise en translation et mise en rotation (il est très difficile d'exercer l'effort exactement dans l'axe du centre de masse). Du coup, on a l'impression d'une inertie plus grande, mais cela vient uniquement de la partie "mise en rotation".

Cordialement,

[Deedee81]

Ce n'est avec des phrases comme cela qu'on va former des idées saines...

J'approuve à 100 %. La mauvaise vulgarisation fait beaucoup de mal.

j'ai fait un dessin, j'espère qu'il est compréhensible... merci d'avance si vous pouvez me dire où ca cloche ?
ludo

Merci pour le dessin, là c'est clair.

Malheureusement je dois y aller. Mais si personne ne l'a fait, je promet de répondre demain.

Bonne fin de journée à tous,

[invité576543]

j'ai fait un dessin, j'espère qu'il est compréhensible... merci d'avance si vous pouvez me dire où ca cloche ?
ludo

Il faudrait aller plus loin. Dessine une autre vue de dessus, en fin de mouvement. Indique sur ces deux vues de dessus la position du centre de masse de l'ensemble, et dis-toi qu'il n'a pas bougé par rapport à un référentiel extérieur. Evidemment il a bougé par rapport à la masse de gauche, ou par rapport à la roue: c'est un système déformable. Mais par rapport à l'extérieur il est immobile. Superpose les deux dessins avec le centre de masse avant et après au même endroit, et tu aura une idée du mouvement. L'angle entre les deux dessins dépends des masses des deux parties, et il est possible que cela dépende de la vitesse de rotation (puisqu'il y a un mouvement tournant de l'axe de rotation de la roue).

Cordialement,

[invited33ce006]

merci pour toutes ces réponses j'y voir plus clair. concernant la dernière remarque, quand tu dis: "le centre de masse ne bouge pas" cela signifie que la roue meme si elle tourne n'ajoute pas d'inertie sur aucun axe au système complet ? parce que si elle amene une inertie sur un axe alors le centre de masse n'est pas à confondre avec le centre de gravité "dynamique" , non ? enfin je m'embrouille... c'est compliqué car moi quand je fais l'expérience j'ai l'impression qu'on peut "s'appuyer" sur une roue en rotation pour faire tourner un autre système , non ?

ah faudrait que j'aille faire un tour dans l'espace pour me rendre vraiment compte par la pratique...

[obi76]

si ton système est isolé, alors tu pourra lui faire faire n'importe quoi, son centre de gravité restera au même endroit, même s'il y a rotation interne etc.

[invited33ce006]

si je prends le principe d'un gyro 3 axes utilisé sur les satellites pour empecher la rotation alors je me dis que si l'inertie permet un "appui" pour contrer une rotation alors, cette même inertie permet un appui pour une rotation. Certe on a réalisé qu'une rotation mais une rotation par rapport à un point et non par rapport à un centre de masse, ca dépend ou on place le centre de rotation par rapport au centre de masse.

mon dieu que c'est compliqué !

[obi76]

Les gyros 3 axes ne sont pas là pour stabiliser le satellite, mais pour donner une information au système embarqué de la rotation (nuance : c'est lui qui se débrouille avec les propulseurs pour faire ce qu'il veut)).

De plus, un gyroscope se met dans un référentiel PROPRE lorsque tu le met en rotation (c'est l'intérêt d'ailleurs).

[invited33ce006]

ben ouè je connais ce principe... c'est un principe... si quelqu'un arrive à me faire comprendre j'en serai le plus heureux...
merci d'avance, vous êtes vraiment symapa d'aider kom ca

Ludo

[obi76]

ben pour les gyroscopes, c'est compliqué (très).

Bref c'est le principe que (pour le moment) il serai bon que tu saisisse, les démonstrations sont autrement plus dures mais cela ne veut pas dire que tu ne les vera pas. Chaque chose en son temps

[invited33ce006]

euh, il me semble avoir lu un article concernant la station spatiale dans lequel on peut lire qu'il y a à bord des gyros pour la stabiliser en rotation, d'ailleurs il me semble qu'il y a 2 ans l'un d'entre eux est tombé en rade et ils disaient dans le times qu'avec deux ca devrait être bon, toutefois il n'est pas possible de la stabiliser en rotation avec un seul gyro.

les equations, vous pouvez pas mettre mon système en equations, s'il vous plait ... ? lol j'ai la tete qui tourne ...

ludo

[invité576543]

si je prends le principe d'un gyro 3 axes utilisé sur les satellites pour empecher la rotation alors je me dis que si l'inertie permet un "appui" pour contrer une rotation alors, cette même inertie permet un appui pour une rotation. Certe on a réalisé qu'une rotation mais une rotation par rapport à un point et non par rapport à un centre de masse, ca dépend ou on place le centre de rotation par rapport au centre de masse.

Les mouvements en rotation propre d'un objet isolé et les mouvement de son centre de masse sont totalement indépendantes.

Tout ce que tu expliques a un certain sens pour les mouvements en rotation propre, mais cela ne s'applique pas aux translations du centre de masse.

L'inertie pour les rotations existe, c'est le tenseur d'inertie, un "machin" assez compliqué représentable par une matrice. L'inertie pour les translations existe, c'est la masse (plus simple, juste un nombre!). Mais il ne faut pas confondre les deux!

En particulier, oui, on peut, d'une certaine manière changer l'orientation (ce qui correspond à un mouvement de rotation) d'un objet par déformations internes, mais cela est indépendant du mouvement du centre de masse.

Cordialement,

[invited33ce006]

merci pour le tenseur d'inertie, c'est utile.

une autre question: est-ce que le centre d'inertie (sur les 3 axes) est le même dans les deux cas suivants:

1/ Le système du dessin avec une roue qui ne tourne pas
2/ Le système du dessin avec une roue qui tourne

bref, est ce que la rotation change le centre d'inertie ( ou de gravité je sais pas bien la différence) du système ?

Bonne soirée )

ludo

[obi76]

on t'a déjà répondu 3 fois...

[invité576543]

Bonjour,

une autre question: est-ce que le centre d'inertie (sur les 3 axes) est le même dans les deux cas suivants:

Centre de masse, centre de gravité, centre d'inertie, tout ça c'est la même chose.

Cordialement,

[Deedee81]

Bonjour,

Je vois que vous avez pris le relais. Ouf

on t'a déjà répondu 3 fois...

En effet et :

les equations, vous pouvez pas mettre mon système en equations, s'il vous plait ... ?

M'enfin, c'est pas la position du centre d'inertie qui t'intéresse ? Je t'avais donné un lien avec l'équation.

Ou alors si tu veux un autre genre d'équation, il faut dire quel genre !

lol j'ai la tete qui tourne ...

La conversation aussi

[invited33ce006]

ca y est j'ai compris, merci a tous !