Effet gyroscopique

[clinon]

Salut,
j'ai cherche sur wikipedia et j'avais pas trouvé grande chose.
Je voudrais des informations sur l'effet gyroscopique et sur son couple .merci beaucoup
A+
-----

[calculair]

J dw/dt = Moment des forces appliquées

[deep_turtle]

Que veux-tu dire par là...

Ce que tu as écrit, c'est une forme très simplifiée de la relation fondamentale de la dynamique en rotation, ça capture pas vraiment l'essence de l'effet gyroscopique, et je doute que clinon soit beaucoup plus avancé...

Je voudrais des informations sur l'effet gyroscopique et sur son couple

Sur quoi tu butes dans les explications de wikipedia ? (tu as regardé quel article ?)

[clinon]

Que veux-tu dire par là...

Ce que tu as écrit, c'est une forme très simplifiée de la relation fondamentale de la dynamique en rotation, ça capture pas vraiment l'essence de l'effet gyroscopique, et je doute que clinon soit beaucoup plus avancé...


Sur quoi tu butes dans les explications de wikipedia ? (tu as regardé quel article ?)

Salut
Merci les amis
C'est quoi l'effet gyroscopique je voudrais comprendre le phénomene merci davance .

[A voir en vidéo sur Futura]

[deep_turtle]

C'est le fait surprenant que lorsque tu appuies sur le bord d'un truc en train de tourner sur lui-même (une toupie), il en résulte une force qui est dirigée dans la direction perpendiculaire à celle où tu appuies !

Plus précisément, je devrais dire "il en résulte un couple équivalent à celui provoqué par des forces dirigées dans la direction perpendiculaire à celle où tu appuies".

Pour expliquer tout ça, il faut avoir étudié un minimum la mécanique des solides en rotation, tu en as déjà fait ?

[clinon]

C'est le fait surprenant que lorsque tu appuies sur le bord d'un truc en train de tourner sur lui-même (une toupie), il en résulte une force qui est dirigée dans la direction perpendiculaire à celle où tu appuies !

Plus précisément, je devrais dire "il en résulte un couple équivalent à celui provoqué par des forces dirigées dans la direction perpendiculaire à celle où tu appuies".

Pour expliquer tout ça, il faut avoir étudié un minimum la mécanique des solides en rotation, tu en as déjà fait ?

salut,
oui j'ai les notions de base mais il me faut des detailles sur le phenomene pour comprendre mieux merci pour les informations et a bientot.

[LPFR]

...oui j'ai les notions de base mais il me faut des detailles sur le phenomene pour comprendre mieux merci pour les informations et a bientot.

Bonjour.
Vous avez une explication en espagnol dans wikipedia.
Au revoir.

[calculair]

Je vous ai trouvé un site ou il y a une explication mathematique de l"effet gyroscopique avec des notions de mecaniques pas trop compliquées

Dites nous si c'est OK ou trop compliqué, nous essayerons alors de vous expliquer

bonne lecture

http://pagesperso-orange.fr/gilbert...._gyroscope.htm

[LPFR]

Re.
Voici quelques explications.
A+

[stefjm]

C'est le fait surprenant que lorsque tu appuies sur le bord d'un truc en train de tourner sur lui-même (une toupie), il en résulte une force qui est dirigée dans la direction perpendiculaire à celle où tu appuies !

On doit même pouvoir être un peu plus précis et peut être plus exact :
C'est le fait [pourquoi surprenant?] que lorsque tu appuies sur le bord d'un truc en train de tourner sur lui-même (une toupie), il en résulte une force qui est dirigée dans la direction perpendiculaire à celle où tu appuies et perpendiculaire à l'axe de rotation!

En 3D, la perpendiculaire a une droite est un plan.

Trois expériences qui mettent en évidence l'effet gyroscopique:

1) La toupie sur plan incliné : Elle se déplace à l'horizontale, ie suivant la ligne de plus faible pente. (En supposant que tout est parfait) Une bille sans rotation initiale suivrait la ligne de plus grande pente.

2) La roue de vélo en rotation, accrochée par un seul fil à l'extrémité du moyeu. (C'est très joli à faire et pour aller dans le sens de deep-turtle, plutôt contre-intuitif. )

3) Les doubles roues de vélo, montées sur un même moyeu et tournant à vitesse opposée, le tout accroché par un seul fil à l'extrémité du moyeu. Dans ce cas, l'intuition dit que ça se casse la gueule et l'expérience le prouve. Cela montre que la grandeur mise en jeux (moment cinétique) est sommable algébriquement.

Les lois du solide en rotation et celles du magnétisme sont analogues par bien des aspects.

Plus précisément, je devrais dire "il en résulte un couple équivalent à celui provoqué par des forces dirigées dans la direction perpendiculaire à celle où tu appuies".

et sous-entendu à l'axe de rotation.

[LPFR]

Re.
Je crois que mieux que les expériences avec des roues de vélo, rien ne vaut de tenir un petit gyroscope de jouet à 10 € dans ses mains, le manipuler et "sentir" comme il réagit.
Faute de gyroscope, un appareil avec un moteur qui tourne très vite (perceuse, moulin à café) peuvent donner une légère idée.
A+

[stefjm]

Re.
Je crois que mieux que les expériences avec des roues de vélo, rien ne vaut de tenir un petit gyroscope de jouet à 10 € dans ses mains, le manipuler et "sentir" comme il réagit.
Faute de gyroscope, un appareil avec un moteur qui tourne très vite (perceuse, moulin à café) peuvent donner une légère idée.
A+

Je dirais qu'il faut les deux.
Une version "sportive" du jouet :
http://www.powerballs.com/fr/
Pour 30 roros.

Assez impressionnant.

Presque autant que de voir une roue de vélo qui ne tombe pas, bien qu'accrochée que d'un seul coté du moyeu! (et rotation lente de l'axe de la roue autour de l'axe du fil.)

[LPFR]

Re.
Les powerballs sont effectivement surprenants. Mais une mauvaise illustration pour un débutant. D'abord ce sont que des "boîtes noires" et deuxièmement l'axe n'est pas fixe: il est tenu à une glissière circulaire.
Alors que le jouet est clair et transparent.
Et "voir" n'est pas "sentir" (dans d'autres domaines non plus! ).
Mais ce n'est sûrement qu'une question de points de vue pédagogiques.
A+

[YBaCuO]

Bonjour,

Comme il l'a déjà été dit il faut partir de la relation fondamentale de la dynamique appliquée aux mouvements en rotation.

En définissant un vecteur unitaire lié à l'axe de la toupie, alors .
L'équation précédente devient:

Si la toupie est sur une liaison pivot alors ne peut être colinéaire à , il en résulte que le premier terme est nul et la rotation propre reste constante.
On a alors l'effet gyroscopique:

La toupie tend à aligner son moment cinétique avec son moment dynamique.
En décomposant dans un système de coordonnée sphérique on fait apparaitre la vitesse de précession.

Re.
Je crois que mieux que les expériences avec des roues de vélo, rien ne vaut de tenir un petit gyroscope de jouet à 10 € dans ses mains, le manipuler et "sentir" comme il réagit.
Faute de gyroscope, un appareil avec un moteur qui tourne très vite (perceuse, moulin à café) peuvent donner une légère idée.
A+

Tout à fait d'accord.
Si mathématiquement la relation est simple, dans la réalité le moment résultant des forces appliquées n'est rarement comme on l'imagine.
Par exemple en prenant le cas du toupie seulement à son poids, on constate alors un précession classique, si on ajoute un obstacle dans le mouvement de sa précession on s'aperçoit alors que la toupie s'effondre instantanément comme s'il n'y avait plus d'effet gyroscopique. Cela est du au moment des forces créé lors du contact avec l'obstacle.
Inversement si l'on cherche à forcer la precession en poussant la toupie alors elle s'élève.

Il est difficile d'imaginer ces comportements à priori seulement avec la formule, par contre après avoir "senti" avec des manipulations on maitrise mieux l'utilisation des formules.

[LPFR]

Re.
En attendant la validation en tant que pièce jointe que j'ai donnée à 10h16 du matin;. Voici à nouveau une explication de l'effet gyroscopique, chez un hebergeur.
http://cjoint.com/?flnLi6vM0r
A+

[calculair]

Re.
En attendant la validation en tant que pièce jointe que j'ai donnée à 10h16 du matin;. Voici à nouveau une explication de l'effet gyroscopique, chez un hebergeur.
http://cjoint.com/?flnLi6vM0r
A+

Bonjour LPFR,
J'attends avec impatience la validation de ta pièce d'un de tes messages

Mais peux tu expliquer le principe d'un gyroscope optique ?

Merci

[LPFR]

Re.
C'est la même que j'ai remis chez l'hébergeur.
Pour l'explication du gyroscope optique, je la ferai tout à l'heure.
A+

[LPFR]

Re.
Je ne connais pas très bien les gyroscopes optiques.
Mais le principe est celui d'avoir deux faisceaux laser tournant dans des sens opposés autour d'un cercle (en réalité un triangle avec formé par des miroirs). On prélève une partie du faisceau pour les faire interférer (les additionner). Si le triangle de miroirs ne tourne pas l'addition des deux faisceaux sera constante et dépendra simplement de la phase de chacun des faisceaux à l'endroit de l'addition.
Par contre, si le triangle tourne, la phase des faisceaux changera en sens opposé pour chacun et l'addition des faisceaux donnera des maximums et de minima. En comptant le nombre de maximums, on saura de quel angle a tourné le triangle.
Évidement, la réalité est beaucoup plus compliquée que ça. La partie la plus simple est qu'il faut détecter dans quel sens tourne le triangle pour compter et décompter les maxima. Plus complique est le fait que les deux faisceaux on tendance à "s'accrocher" quand la vitesse de rotation est lente.
Donc, en fait, un gyroscope optique, n'a rien à voir avec un gyroscope mécanique, sauf pour son utilisation. Dans le premier on mesure la variation d'orientation, et dans le second, on maintient une orientation initiale malgré les rotations du support.
Au revoir.

[stefjm]

Bonjour LPFR,
J'attends avec impatience la validation de ta pièce d'un de tes messages

Mais peux tu expliquer le principe d'un gyroscope optique ?

Merci

Une piste pour googler : Effet Sagnac

[deep_turtle]

Bonjour,

La fameuse pièce jointe a été validée, mais évitez de mettre des fichiers pdf en pièces jointes, c'est plus long pour la modération de les valider.

Pour la modération.

[calculair]

Re.
Je ne connais pas très bien les gyroscopes optiques.
Mais le principe est celui d'avoir deux faisceaux laser tournant dans des sens opposés autour d'un cercle (en réalité un triangle avec formé par des miroirs). On prélève une partie du faisceau pour les faire interférer (les additionner). Si le triangle de miroirs ne tourne pas l'addition des deux faisceaux sera constante et dépendra simplement de la phase de chacun des faisceaux à l'endroit de l'addition.
Par contre, si le triangle tourne, la phase des faisceaux changera en sens opposé pour chacun et l'addition des faisceaux donnera des maximums et de minima. En comptant le nombre de maximums, on saura de quel angle a tourné le triangle.
Évidement, la réalité est beaucoup plus compliquée que ça. La partie la plus simple est qu'il faut détecter dans quel sens tourne le triangle pour compter et décompter les maxima. Plus complique est le fait que les deux faisceaux on tendance à "s'accrocher" quand la vitesse de rotation est lente.
Donc, en fait, un gyroscope optique, n'a rien à voir avec un gyroscope mécanique, sauf pour son utilisation. Dans le premier on mesure la variation d'orientation, et dans le second, on maintient une orientation initiale malgré les rotations du support.
Au revoir.

Je vais peut être d'embêter un peu d'autant plus que tu m'as avoué que cela n'etait pas ta specialité

Je crois que les Air Bus sont equipés d'une centrale inertielle à laser.

J'avoue que si j'ai compris que ces dispositifs sont des systèmes qui utilisent les phénomènes d'interferences, j'avoue ne pas comprendre pourquoi la rotation de la base interferometrie ferait changer les longueurs optiques . 9a resemble à l'interferomètre de Michelson et là rien ne bouge !!!

Saurais tu mieux preciser les choses ou ouvrons nous un debat specifique sur ce sujet " fonctionnement d'un gyroscope à laser "

merci d'avance pour ta cooperation

[deep_turtle]

j'avoue ne pas comprendre pourquoi la rotation de la base interferometrie ferait changer les longueurs optiques

Imagine une fibre optique formant un anneau. En un point A, on envoie de la lumière dans chaque direction, puis on la récupère au point B opposé sur la fibre. OK ?

Lorsque l'anneau ne tourne pas, les deux faisceaux de lumière arrivent en même temps, et au point B ils interfèrent de façon constructive;

Lorsque l'anneau est mis en rotation, un des faisceaux arrive plus tôt que l'autre au point B, car l'un des faisceau vient la rencontre de B alors que l'autre lui court après ! Du coup les faisceaux sont déphasés lorsqu'ils arrivent en B. La mesure de ce déphasage permet de remonter à la vitesse de rotation de l'anneau.

[LPFR]

Re.
Il est vrai que en ouvrant une nouvelle discussion vous aurez de chances de tomber sur quelqu'un qui connaisse bien le sujet.
Oui, c'est un phénomène d'interférence, mais ici on fait parcourir des chemins opposés aux deux faisceaux. Et effectivement rien ne bouge dans le digramme d'interférences : c'est le capteur qui se déplace sur ces interférences.
Dans le cercle ou triangle, les deux faisceaux forment une onde stationnaire. Ce que le capteur détecte c'est cette onde stationnaire. Quand le triangle tourne les maxima et le minima ne tournent pas et le capteur se déplace sur ces maxima en captant un signal avec des hauts et des bas suivant qui passent sur un creux ou sur un maximum.
A+

[LPFR]

Bonjour,

La fameuse pièce jointe a été validée, mais évitez de mettre des fichiers pdf en pièces jointes, c'est plus long pour la modération de les valider.

Pour la modération.

Ce n'est pas simple de faire plus court avec un fichier dvi, de TeX.
Une image ne serait pas plus courte.

[deep_turtle]

Une image ne serait pas plus courte.

Si. Les images apparaissent directement dans le logiciel de validation que nous utilisons. Pour les pdf, il faut les charger, les ouvrir avec un lecteur pdf approprié. ça paraît rien mais quand il y en a plusieurs c'est un peu pénible...

Ce n'est pas simple de faire plus court avec un fichier dvi, de TeX.

En effet... Soyez juste patients, dans ce cas !

[calculair]

Merci LPFR et Deep_turtle,

La vitesse de la lumière est bien C dans tous les repères.

la figure d'interference reste fixe

On me dit que c'est le capteur qui se deplace ou qui voit defiler les franges,

j'avoue que cela reste mysterieux...

ai je fait une erreur de raisonnement ?

[deep_turtle]

La vitesse de la lumière est bien C dans tous les repères.

C'est vrai dans des repères en translation rectilignes uniformes les uns par rapport aux autres, sans un repère tournant c'est plus subtil...

Dit autrement, la lumière va bien à la même vitesse dans les deux faisceaux, mais dans un cas elle doit parcourir une distance plus longue que dans l'autre : le temps qu'un des faisceaux atteigne la position initiale du point B, celui-ci s'est déplacé ! Pour un des faisceaux il s'est éloigné, pour l'autre il s'est rapproché.

la figure d'interference reste fixe

Que veux-tu dire par "fixe", à la même place ou invariante ?

[calculair]

J'admets que dans une rotation cela soit plus subtil .

Si les chemins optiques sont differents, les franges vont defiler.

Il ne reste plus qu' a m'expliquer pourquoi les chemins optiques paraissent differents si c'est possible.

Dois je aussi comprendre que ce type de gyroscope mesure la vitesse angulaire et non directement l'angle de rotation ?

[deep_turtle]

Il ne reste plus qu' a m'expliquer pourquoi les chemins optiques paraissent differents si c'est possible

C'est ce que j'ai essayé de faire dans le message précédent, où bloques-tu ?

Imagine des lapins enfermés dans un couloir circulaire, dont le sol est fixe mais dont les murs peuvent tourner autour de leur centre. Sur le mur intérieur on marque "départ" et on y pose les lapins. A l'opposé du même mur on marque "arrivée" (avec du jus de carotte). On lâche les lapins dans des directions différentes. Si les murs sont immobiles, les lapins vont arriver en même temps. Si les murs tournent, un des lapins est désavantagé car il doit parcourir une distance plus longue avant d'attendre le jus de carotte !

Dois je aussi comprendre que ce type de gyroscope mesure la vitesse angulaire et non directement l'angle de rotation ?

Oui, c'est exactement ça. Mais c'est pas difficile de déduire l'angle connaissant la vitesse de rotation.

[calculair]

C'est ce que j'ai essayé de faire dans le message précédent, où bloques-tu ?

Imagine des lapins enfermés dans un couloir circulaire, dont le sol est fixe mais dont les murs peuvent tourner autour de leur centre. Sur le mur intérieur on marque "départ" et on y pose les lapins. A l'opposé du même mur on marque "arrivée" (avec du jus de carotte). On lâche les lapins dans des directions différentes. Si les murs sont immobiles, les lapins vont arriver en même temps. Si les murs tournent, un des lapins est désavantagé car il doit parcourir une distance plus longue avant d'attendre le jus de carotte !


Oui, c'est exactement ça. Mais c'est pas difficile de déduire l'angle connaissant la vitesse de rotation.

On a affaire avec un gyroscope relativiste

Ce que je sais:

La vitesse de lumière est C dans tous les repères. Tu as precisé dans tous les repères en translation uniforme.

Si je ne suis pas dans le repère en mouvement la longueur se contracte
L = L° racine(1- V²/C²) mais cette relation m'a eté demontrée dans le cas des vitesse uniformes et elle ne fait pas intervenir le sens de la vitesse.
La source de lumière de doit donc pas être dans le repère en mouvement

Pour une vitesse de 3m/h V²/C² = 10exp ( -16 ) je comprends avec un 1 km de fibre les variations de longueurs optiques soient mesurables ( glissement de franges), mais je ne voit pas bien comment on fait


Enfin notre ami commun Michelson avec son interferomètre n'a pas detecté le mouvement de la terre et pourtant c'etait "presque un gyroscope à laser" d'aprés les explications que j'ai eu.

Magnifestement il y a un truc qui m'echappe et des lapins sont peut être une image interessante, mais elle ne m'interpelle pas encore.

Il faudrait sans doute un schéma et une explication complementaire

Merci d'avance