qu'est-ce qu'un bilan énergétique ?

[invitecc43cae8]

ok,
c'était donc un malentendu et donc nous étions d'accord sans le savoir
on peut donc continuer:

nous avions (si je me souviens bien de l'expression: corrige moi si les prémisses sont erronées):

E1_après + E3 = E2_après

et maintenant nous récupérons une quantité d'énergie électrique sur les deux bobinages qui est telle que l'énergie cinétique du patineur E1_après_après (si l'on peut dire) soit nulle:

E1_après - E1_après + E3 = E2_après - E1_après

et ainsi:

E3 = E2_après - E1_après

oui ou non ?
-----

[Chip]

Peux-tu, avant que nous allions plus loin, préciser le système qui est en jeu? Si j'ai bien compris on a maintenant deux patineurs l'un au-dessus de l'autre, dans l'espace, sans gravité, liés par une liaison pivot (=roulements à billes parfaits) à un axe matériel. Et puis?

[invitecc43cae8]

voilà chip:
un axe central porte les deux patineurs l'un au-dessus de l'autre
+deux bobinages solidaires de l'axe central
+deux noyaux d'aimant permanent, un par patineur, solidaires des patineurs
(le dispositif électromagnétique permettant de lancer chacun des deux patineurs en sens inverse moyennant une dépense d'énergie électrique ET permettant de récupérer de l'énergie électrique sur l'énergie cinétique de chaque patineur).

pense-tu que ce dispositif permette de faire ce qu'on a dit et si non quelles modifications envisager pour que ce soit possible ?

[Chip]

pense-tu que ce dispositif permette de faire ce qu'on a dit

Peux-tu dire étape par étape ce que tu envisages, pour qu'il n'y ait pas de risque de malentendu? merci.

[invitecc43cae8]

ok chip:
les étapes

1- les patineurs ont tous les deux les bras (rigides) tendus le long du corps et tenus là par des aimants permanents au niveau des mains; un dispositif électromagnétique permettant de libérer les deux bras du patineur 1 en s'opposant aux aimants permanents
rien ne bouge
2- alim des bobinages: les deux patineurs commencent à tourner en sens inverse et accumulent chacun une même quantité d'énergie cinétique E1 = E2; l'axe qui porte les bobinages ne bouge pas
3- arrêt des moteurs et libérations des bras du patineur1
4- soumis à force centrifuge, les bras du patineur1 s'écartent et tirent sur un câble qui actionne une dynamo et fait briller une ampoule
5- les bras du patineur2 n'ont pas bougé
6- le déplacement des bras du patineur1 a ralentit la vitesse de rotation (tours / minute) dudit patineur
7- on récupère une même quantité d'énergie électrique par les deux génératrices sur l'énergie cinétique de chaque patineur et jusqu'à l'arrêt du patineur1
8 - le patineur2 se retrouve avec une vitesse résiduelle; l'axe n'a toujours pas bougé
9- on récupère ce qui reste de l'énergie cinétique du patineur2 en électricité et l'axe se met à bouger avec le patineur2 alors que le patineur1 est à l'arrêt
10- on ramène les bras du patineur1 en position le long du corps
11- on récupère sur la différence entre patineur1 et tout le reste du dispositif: tout le dispositif tourne ensemble et sans avoir pris appui sur rien ET sans avoir éjecté de masse et sans un corps en rotation en lui-même.
12 = 1 (on recommence)

[Chip]

1- les patineurs ont tous les deux les bras (rigides) tendus le long du corps et tenus là par des aimants permanents au niveau des mains; un dispositif électromagnétique permettant de libérer les deux bras du patineur 1 en s'opposant aux aimants permanents
rien ne bouge
2- alim des bobinages: les deux patineurs commencent à tourner en sens inverse et accumulent chacun une même quantité d'énergie cinétique E1 = E2; l'axe qui porte les bobinages ne bouge pas
3- arrêt des moteurs et libérations des bras du patineur1
4- soumis à force centrifuge, les bras du patineur1 s'écartent et tirent sur un câble qui actionne une dynamo et fait briller une ampoule
5- les bras du patineur2 n'ont pas bougé
6- le déplacement des bras du patineur1 a ralentit la vitesse de rotation (tours / minute) dudit patineur
7- on récupère une même quantité d'énergie électrique par les deux génératrices sur l'énergie cinétique de chaque patineur et jusqu'à l'arrêt du patineur1

D'accord avec tout cela.

8 - le patineur2 se retrouve avec une vitesse résiduelle;

Toujours d'accord.

l'axe n'a toujours pas bougé

Erreur : en récupérant la même énergie cinétique de patineur1 et patineur2, l'ensemble axe-bobines a récupéré plus de moment cinétique de la part de patineur1 que de patineur2. Par conséquent à la fin de l'étape 8 l'axe tourne en sens inverse de patineur2. Cette rotation peut d'ailleurs être très rapide, si l'ensemble axe-bobines a un faible moment d'inertie.

Remarque annexe : l'énergie récupérée par l'ensemble axe-bobines a pu être en partie dissipée (dans une résistance) ou en partie stockée électriquement (condensateur...), mais en plus elle est nécessairement présente en partie sous forme d'énergie cinétique (mouvement de l'ensemble axe-bobines). Tout ceci est bien entendu calculable, si on se donne les caractéristiques complètes du système.

[invitecc43cae8]

reponse à chip:

nous avons raisonné avec des énergies... et voilà tombé du ciel le tristement fameux "moment cinétique" qui, comme un magicien, vient s'opposer à une simple ADDITION des énergies.

Mais j'avais anticipé cette situation où l'évidence se perd dans des abstractions irréalistes (il suffit de voir pour croire me dirait-on).
Bref, j'avais anticipé cette erreur dans le titre lui-même de ce fil de discussion: qu'est-ce qu'un bilan énergétique.

puisque, selon les incrédules... à la fin rien ne bouge, alors j'attends un bilan énergétique clair, détaillé, à chaque étape, que nous discuterons et où serait expliqué ce E3...

il ne s'agira pas d'admettre une réponse du style "c'est comme-ci et c'est comme-ça" sans avoir détaillé l'ensemble des composantes énergétiques à chaque étape (voilà d'ailleurs qui devrait plaire à kognou et à moi aussi).

ayant déjà réfléchi à la chose, j'anticipe le résultat en affirmant que nous trouverons E3 tombé de nulle part. Alors voyons en détail!...

Qui commence (parmi tous les lecteurs) ?

[Chip]

reponse nous avons raisonné avec des énergies... et voilà tombé du ciel le tristement fameux "moment cinétique" qui, comme un magicien, vient s'opposer à une simple ADDITION des énergies.

La conservation du moment cinétique d'un système isolé n'est en rien en opposition avec la conservation de son énergie...

Comme tu n'aimes pas les calculs, je te propose trois exemples très intuitifs montrant l'importance du moment cinétique. Je pense qu'ils t'éclaireront, surtout les deux premiers.

-- 1 -- Considérons un tourniquet analogue à ceux des jardins publics. Ce tourniquet est un disque horizontal pouvant tourner en son centre (O) autour d'un axe vertical. Le tourniquet, immobile au départ, comporte une bande rectiligne de velcro selon un diamètre (la bande passe donc par le centre). On dispose d'une balle qui a des "poils" et peut s'accrocher au velcro. On se place sur une ligne tracée au sol parallèle à la bande de velcro du tourniquet, et située à environ cinq mètres de celle-ci (par exemple). On lance la balle presque à l'horizontale, et perpendiculairement à la bande de velcro. La balle atteint la bande de velcro qui la "capture" immédiatement. Le tourniquet se met à tourner. On refait l'expérience plusieurs fois, toujours en tirant de la même façon, mais en se positionnant différemment sur la ligne tracée au sol, de façon à atteindre la bande de velcro à différents endroits (on est obligé de se déplacer car on fait toujours en sorte que la trajectoire de la balle suive le même type de trajectoire, dans des plans verticaux perpendiculairement à la bande de velcro).

Tu seras, je n'en doute pas, d'accord pour dire que le sens de rotation du tourniquet dépend de l'endroit où on choisit d'atteindre la bande de velcro. Si on l'atteint à gauche, le tourniquet va se mettre à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre (vu de dessus), et inversement si on l'atteint à droite. Ne penses-tu pas que la fréquence de rotation du tourniquet va également dépendre de l'endroit du diamètre où on atteint la bande de velcro? Oui, le tourniquet va tourner plus vite si on a visé la périphérie, et plus lentement si on vise plutôt le centre. C'est tout à fait intuitif. Ceci devrait te troubler. En effet la balle a toujours la même énergie cinétique juste avant qu'elle ne s'accroche à la bande de velcro, et l'énergie cinétique finale de l'ensemble n'est pas la même. De plus lorsqu'on vise la périphérie, la balle a, après s'être accroché au velcro, plus de vitesse que si l'on avait visé près du centre! (en effet le tourniquet tourne plus vite dans le premier cas). Donc non seulement la balle a donné moins d'énergie cinétique au tourniquet, mais encore elle a réussi a le faire tourner plus vite! Comment expliques-tu cela?

-- 2 -- Le deuxième exemple est très proche du premier, mais il rend les choses peut-être encore plus évidentes. Nous sommes maintenant deux, de part et d'autre du tourniquet, sur des lignes tracées au sol, à cinq mètres de la bande de velcro du tourniquet, et parallèles à elle (les deux lignes sont donc parallèles entre elles et à 10m l'une de l'autre). Je me place de façon à toucher la bande de velcro non loin du centre O, et toi de façon à la toucher sur le même rayon, mais vers la périphérie [et chacun tire perpendiculairement aux lignes et à la bande de velcro, comme dans l'exemple précédant]. Nous exécutons chacun le même type de lancer. Les deux balles atteignent la bande en même temps, et s'y accrochent. Il est évident que le tourniquet va être mis en rotation dans le sens donné par ta balle. Or juste avant qu'elles ne s'accrochent à la bande de velcro, elles ont exactement la même énergie cinétique. Et, encore plus troublant, après s'être accroché ta balle a une vitesse plus élevée que la mienne! (puisqu'elle est accrochée à la périphérie du tourniquet et la mienne accrochée vers le centre)

-- 3 -- Cette fois nous nous plaçons sur la même ligne tracée au sol, et je décide de lancer la balle sur le rayon opposé au tien. Nous nous plaçons tous deux de façon à atteindre la périphérie (les deux points d'impact sont donc diamétralement opposés). Nous exécutons le même tire en même temps. Les balles sont "capturées" par la bande de velcro, et le tourniquet reste immobile. Maintenant je décide de tirer plus fort, de façon à ce que ma balle arrive avec une vitesse horizontale deux fois plus grande que la tienne. Où devrais-je me placer pour que le tourniquet reste immobile après l'impact simultané de nos deux balles? Il faut que je me place à mi-distance entre le centre et la périphérie, bien que l'énergie cinétique de ma balle soit quatre fois plus grande que celle de ta balle.

Ces exemples à la fois simples et intuitifs (surtout 1 et 2) ne sont pas explicables par le type de raisonnement erroné que tu tiens (qui fait intervenir des "énergies de rotation" dont le signe dépend du sens de rotation). Par contre ils sont explicables directement par la conservation du moment cinétique.

Bref, dans les problèmes de systèmes isolés (ou pseudo-isolés) il ne faut pas forcément se limiter à considérer la conservation de l'énergie, mais en plus examiner la conservation du moment cinétique et/ou de l'impulsion. As-tu déjà essayé de résoudre un problème de collision entre particules en ne considérant que la conservation de l'énergie?

[invitecc43cae8]

La conservation du moment cinétique d'un système isolé n'est en rien en opposition avec la conservation de son énergie...

j'aurais dit ça moi ?
montre moi où j'aurais dit ça s'il te plait.
ou alors tu parles à quelqu'un d'autre ? (ou peut-être à toi-même?)

je te propose trois exemples très intuitifs montrant l'importance du moment cinétique.

il y a plein de choses importantes et intéressantes à étudier...
dans mon prochain message je te causerais de la culture des potirons (c'est très intéressant tu sais !)

bref,

je te ferais remarquer qu'à la différence de tout ce que tu nous racontes, dans le dispositif que nous discutons, c'est toi-même qui affirmes qu'à la fin "rien ne bouge".
Ainsi, nous avons au début: "rien ne bouge"
et nous aurrions une fin: "rien ne bouge"

mais dis-moi, si rien ne bouge au début et à la fin alors il n'y a ni moment cinétique au début ni moment cinétique à la fin...
Donc, le bilan sera très simple non ?
car j'ai vraiment le sentiment d'avoir entendu du baratin... et j'attends toujours un bilan énergétique !

toi qui a tant de science (moi je suis un ignorant et n'ai aucun mal à le reconnaître et même j'ai plaisir à le clamer bien haut) qu'attends-tu pour le faire ce bilan ?
N'y aurait-il plus aucun sens tout à coup de faire un bilan énergétique, surtout lorsqu'il n'y a ni "moment cinétique" au début ni à la fin ?
On me la fait pas ! Et j'espère que personne ici ne gobe ça.

incredible !

la question reste posée
et montre-nous comment tu inclus ton moment cinétique dans un bilan énergétique, pour voir... (je ne suis pas seul à observer)

[invite14ea0d5b]

Je pense que c'était le message de trop de ventout.

[BioBen]

ou alors tu parles à quelqu'un d'autre ? (ou peut-être à toi-même?)
(...)
car j'ai vraiment le sentiment d'avoir entendu du baratin...
(...)
toi qui a tant de science (moi je suis un ignorant et n'ai aucun mal à le reconnaître et même j'ai plaisir à le clamer bien haut) qu'attends-tu pour le faire ce bilan ?
(...)
On me la fait pas ! Et j'espère que personne ici ne gobe ça.
(...)
et montre-nous comment tu inclus ton moment cinétique dans un bilan énergétique, pour voir... (je ne suis pas seul à observer)

Euh...ton message est limite insultant pour Chip ! Tu ne trouves pas ?
a+
ben

[Chip]

Ventout, non seulement tu ignores les principes de base de la mécanique, mais en plus tu es déplaisant. J'ai passé des heures à rédiger ces messages pour faire avancer les choses et me voilà sommé de faire le bilan énergétique d'un système qui pour cela doit auparavant être caractérisé (moments d'inertie, caractéristiques de l'interaction bobines-aimants, résistance du circuit de dissipation, etc.)! Et je suis sommé de faire cela à ta place, pour toi qui confonds moment cinétique et impulsion, et qui penses pouvoir mettre en cause les principes de base de la physique? Pour toi qui ne veux pas faire l'effort de comprendre quelques formules élémentaires? Pour toi qui refuses d'examiner un exemple simple et intuitif (puisque c'est nécessaire) mêlant énergie et moment cinétique, que j'ai rédigé spécialement pour toi?

Je crois que cette discussion, qui doit bien m'avoir pris six ou sept heures complètes, me servira de leçon.

et montre-nous comment tu inclus ton moment cinétique dans un bilan énergétique, pour voir...

Si tu avais suivi le conseil que plusieurs t'ont déjà donné ici (i.e. ouvrir un livre de mécanique) tu saurais qu'un moment cinétique n'est pas une énergie, et n'intervient donc pas dans un bilan énergétique.

[invitecc43cae8]

ta réponse n'est pas non plus un bilan énergétique !
moi j'argumente: je dis qu'au début et à la fin pas de moment cinétique !

cela n'a-t-il aucun sens, aucune portée ?

n'est-ce pas parfaitement pertinent ? puissant comme argument !

maus peut-être que l'humain passe en premier, l'image publique ? (peut-être)

[invitecc43cae8]

moi je ne fais pas de compromis avec la vérité et je dis ça zen !

[invitecc43cae8]

reponse à chip:

tu dis: """"Si tu avais suivi le conseil que plusieurs t'ont déjà donné ici (i.e. ouvrir un livre de mécanique) tu saurais qu'un moment cinétique n'est pas une énergie, et n'intervient donc pas dans un bilan énergétique."""""
si tu relis mon message c'est ce que je dis !...

tu dis:""""""""Ventout, non seulement tu ignores les principes de base de la mécanique, mais en plus tu es déplaisant"""""

ce qui est extraordinaire dans cette phrase c'est comment le début "tu es ignorant" peut s'accomoder du conseil qui va avec "mais en plus tu es déplaisant"

je veux dire que l'on peut compter combien de fois tu me dis "ignorant" et crois-tu que ce soit plaisant ? et tu donnes des conseils pour être plaisant ?

mais nous savons que ce bilan ne viendra pas, jamais, !

c'est la clée de toute l'histoire !

jamais, le bilan... jamais....

[invite14ea0d5b]

mais nous savons que ce bilan ne viendra pas, jamais, !

Personne ne veut faire un bilan inutile pour quelqu'un qui ne se donne même pas la peine de comprendre les explications pour lesquelles on sacrifie beaucoup de temps.

[invitecc43cae8]

reponse à korgox:

c'est exactement ce que je dis: pas de bilan.
Mais dire que c'est parce que je ne le mérite pas?????

très étonnant... et les autres alors ? Ils n'y ont pas droit non plus ?

[BioBen]

Vu le ton et la forme qu'à pris ce fil, je pense que plus personne n'en veut !
Un débat scientifique n'existe que quand les interlocuteurs se respectent, s'écoutent, critiquent les arguments et non les personnes, exposent leurx arguments et acceptent de lire ceux des autres !
a+
ben

[Coincoin]

Moi je ne vois qu'un bilan : beaucoup d'énergie dépensée pour rien, de la part de tout le monde... Ca ne sert à rien de continuer dans ces conditions, qui n'ont plus rien à voir avec celles d'un "débat"

Fin de la discussion. Circulez

[deep_turtle]

Je me permets de rouvrir le fil l'espace d'un message pour diriger les personnes qui l'ont suivi vers :

Avant de remettre en cause les lois physiques