Question anodine

[Jon83]

Bonjour!

Voici une petite question qui semble anodine, mais qui trouble un peu mes bases de physique:
On met sur une balance une cage dans laquelle un oiseau se tient sur un perchoir. Soudainement, l'oiseau se met à voler dans sa cage. La mesure de la balance change t-elle?
Je pense que oui car le système unique "cage-oiseau" qui agit sur la balance se transforme en deux systèmes: "cage" et "oiseau", et seul le premier agit sur la balance, donc la déséquilibre...
Mais n'y a t-il pas un piège?
-----

[f6bes]

Bjr à toi,
Mets une poids de 10 kgs dans ta cage (sans toucher!) à l'aide d'un fil traversant la cage.
Est ce que ta balnce réagit !!
Ton zoziau (qui ne touche pas la cage) représente ton poids suspendu.
Reste un détail de pinailleur: le zoziau s'APPUIE sur l'air et rabat celui çi sur le fond de la cage (pression). Effectivement y a une petite pression ...supplémentaire.
A+

[inviteccac9361]

Bonjour,

Mais n'y a t-il pas un piège?

Oui et non,
ça dépend si on tombe dedans.

Je me souviens d'une ancienne discussion, avec une mouche dans un bocal, ce qui revient au même.(On peut aussi prendre un poisson etc.)

Ici une discussion du même type, (j'ai pris la plus récente)
http://forums.futura-sciences.com/ph...e-balance.html

[Amanuensis]

On met sur une balance une cage dans laquelle un oiseau se tient sur un perchoir. Soudainement, l'oiseau se met à voler dans sa cage. La mesure de la balance change t-elle?
Je pense que oui car le système unique "cage-oiseau" qui agit sur la balance se transforme en deux systèmes: "cage" et "oiseau", et seul le premier agit sur la balance, donc la déséquilibre...

C'est une question, pas anodine du tout, qui a été souvent posée (chercher mouche dans un bocal, par exemple).

Le fait que la cage soit ouverte à l'air fait une grosse différence avec le cas d'une mouche dans un bocal fermé.

Le poids de l'oiseau se retrouve bien quelque part, mais sur une surface importante du sol, bien plus grande que la surface du plateau de balance, comme l'indique f6bes. Pire, selon le type de balance, cela peut aussi se retrouver (parce que c'est une pression) "sous" la balance et compenser en partie le surplus de pression au-dessus.

Bref, si la "cage" est étanche à l'air et l'objet volant (oiseau, mouche, hélicoptère, selon les versions) est stationnaire (altitude et vitesse constantes), alors le résultat de la balance inclut le poids de l'objet volant. Avec une cage non étanche, seule une proportion, éventuellement très petite, du poids de ce qui vole va être inclus dans dans la mesure.

Notons au passage que la balance ne peut pas donner une mesure constante pendant la phase de décollage et de montée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite51d17075]

Bjr à toi,
.....
Reste un détail de pinailleur: le zoziau s'APPUIE sur l'air et rabat celui çi sur le fond de la cage (pression). Effectivement y a une petite pression ...supplémentaire.
A+

bonjour,
pas vraiment, l'air envoyé part en partie à l'exterieur de la cage.
il n'y a pas compensation.
si je suis sur une balance et que je saute en l'air,le poids indiqué change.

[invite6dffde4c]

bonjour,
pas vraiment, l'air envoyé part en partie à l'exterieur de la cage.
il n'y a pas compensation.
si je suis sur une balance et que je saute en l'air,le poids indiqué change.

Bonjour.
L'explication de F6bes est correcte.
Pour voler il faut que l'oiseau, le Colibri ou le Rafale envoient de l'air vers le bas. La force (égale au poids de l'objet) est égale à µV ou µ est le débit massique (kg/s) et V la vitesse de l'air vers le bas.
Quand c'est air est dévié à l'horizontale par le bas de la cage, il y a une force identique vers le bas (dons égale au poids de l'oiseau).
Si vous sautez sur une balance, l'indication changera, mais pas la valeur moyenne.
Au revoir.

[invite93279690]

Bonjour.
L'explication de F6bes est correcte.
Pour voler il faut que l'oiseau, le Colibri ou le Rafale envoient de l'air vers le bas. La force (égale au poids de l'objet) est égale à µV ou µ est le débit massique (kg/s) et V la vitesse de l'air vers le bas.
Quand c'est air est dévié à l'horizontale par le bas de la cage, il y a une force identique vers le bas (dons égale au poids de l'oiseau).
Si vous sautez sur une balance, l'indication changera, mais pas la valeur moyenne.
Au revoir.

Salut,

Par corrolaire un oiseau ne peut s'envoler en emportant la boite hermetique de la balance (je me suis posé la question ce matin en lisant ce fil).
En principe la poussé nécessaire doit au moins compenser son poids + celui de la boite et donc empecher par action-reaction que la boite ne senvole. Ouf, le second principe de la loi Newton est sauf.

[Deedee81]

Salut,

Par corrolaire un oiseau ne peut s'envoler en emportant la boite hermetique de la balance (je me suis posé la question ce matin en lisant ce fil).
En principe la poussé nécessaire doit au moins compenser son poids + celui de la boite et donc empecher par action-reaction que la boite ne senvole. Ouf, le second principe de la loi Newton est sauf.

C'est l'histoire du marin qui soufle sur la voile de son bateau pour avancer.

Sauf qu'ici c'est présenté d'une manière un peu plus "subtile".

[invite6dffde4c]

Re.
En fait, c'est un vieux mythe dans lequel un camionneur qui transportait des cages avec des pigeons, s'arrêtait avant de passer chaque pont pour effaroucher les pigeons et les faire voler, pour ne pas dépasser la capacité du pont.
Les Mythbusters ont fait la manip avec des pigeons et avec des hélicoptères miniature.
A+

[Amanuensis]

Re.
En fait, c'est un vieux mythe dans lequel un camionneur qui transportait des cages avec des pigeons, s'arrêtait avant de passer chaque pont pour effaroucher les pigeons et les faire voler, pour ne pas dépasser la capacité du pont.

Cela doit marcher si

1) Les cages sont ouvertes à l'air, genre cages à oiseau ;
2) Les cages sont très hautes relativement à leurs dimensions horizontales ;
3) Le camionneur attend que les pigeons volent à altitude constante, en haut de la cage, et que les mouvements d'air dues à l'état transitoire se soient dissipés.

D'accord, ces conditions ne sont pas réalistes, mais si on ne va plus au fond de la question on risque de créer un mythe inverse genre penser qu'il suffit que les pigeons restent au-dessus de la plate-forme pour que leur poids soit transmis intégralement par la plate-forme.

[invite686ac3e5]

J'ai bien compris mais les phase ou la mouche s'envole et se pose me pose un problème. Considérons le système bocal+mouche : quand la mouche se pose, le centre d'inertie du système subit une accélération : la somme des forces est non nulle. Les forces appliquées sont :
-Le poids du bocal et la mouche
-La réaction du support( la balance)
Mais ca voudrait dire que ces forces ne sont pas égales ? ca ne va pas a l'encontre de la troisième loi de Newton (action réaction) ?

[Amanuensis]

J'ai bien compris mais les phase ou la mouche s'envole et se pose me pose un problème. Considérons le système bocal+mouche : quand la mouche se pose, le centre d'inertie du système subit une accélération : la somme des forces est non nulle. Les forces appliquées sont :
-Le poids du bocal et la mouche
-La réaction du support( la balance)
Mais ca voudrait dire que ces forces ne sont pas égales ? ca ne va pas a l'encontre de la troisième loi de Newton (action réaction) ?

Non. La force de réaction (au sens de la troisième loi) à l'attraction gravitationnelle de la Terre sur un objet, c'est la force d'attraction gravitationnelle que l'objet exerce sur la Terre.

Il y a souvent cette confusion avec la notion de réaction du support, qui est la réaction (au sens de la troisième loi) à la force de contact exercée par l'objet sur le support, et non pas au poids de l'objet.

[invite6dffde4c]

Cela doit marcher si

...

Re.
J'ai une solution plus simple pour que ça marche: il faut que le fond (et le haut, bien sûr) des cages soit en grillage et que la plateforme du camion soit aussi en grillage.
Comme ça, le moment de l'air crée par le vol des pigeons continue en majeure partie vers le sol.
A+

[Amanuensis]

Re.
J'ai une solution plus simple pour que ça marche: il faut que le fond (et le haut, bien sûr) des cages soit en grillage et que la plateforme du camion soit aussi en grillage.
Comme ça, le moment de l'air crée par le vol des pigeons continue en majeure partie vers le sol.

D'accord....

[invite0433c518]

Bonsoir, reprise du sujet qui me passionne.... lol
deux points précis guident ma réflexion :
1. l'effet de sol (meilleure portance), bien connu quand un volant est en rase-mottes, disparaît quand il prend de l'altitude,
2. le risque, pour un hélico en stationnaire dans un air très calme de "chute en vortex" (perte de portance) confirme que l'air ne s'appuie pas "ailleurs" mais seulement sur lui-même.
Donc ma conclusion est qu'une force appliquée dans un fluide ne produit 'jamais' un déplacement de ce fluide dans UNE SEULE direction et sur une distance indéfinie.
Et que c'est le déplacement de la masse d'air (avec bouclage en tourbillons du soufflage vers l'aspiration) qui équilibre le poids du volant, même quand il n'y a PAS de paroi (donc elles ne sont pas 'nécessaires').
SINON comment expliquer que les hélices d'avion qui soufflent horizontalement peuvent les faire avancer alors qu'il n'y a pas de 'mur' derrière.?? (pour un bateau vous me direz "grâce au continent qui est à 1000kms".??
L'ensemble de mes réflexions très argumentées sont à l'adresse
### supprimé : autopromotion pour un site discutable
et j'attends vos remarques avec plaisir
DodoVolant

[invite0433c518]

Avec toutes mes excuses, n'étant pas intervenu depuis longtemps j'ai zappé le problème d'un lien externe sans autorisation....

[Amanuensis]

Et que c'est le déplacement de la masse d'air (avec bouclage en tourbillons du soufflage vers l'aspiration) qui équilibre le poids du volant, même quand il n'y a PAS de paroi (donc elles ne sont pas 'nécessaires').

Ce n'est pas une question de "nécessaire".

Le sol est sous l'avion, on ne peut pas l'enlever.

Ce qui est nécessaire est qu'il y ait un mouvement d'ensemble de l'air vers le bas pour obtenir une force vers le haut qui équilibre le poids. De même que pour une hélice il y a un mouvement d'air horizontal de l'air vers l'arrière pour obtenir une force vers l'avant.

Pour la portance le nécessaire mouvement d'ensemble de l'air vers le bas ne peut se prolonger de par la nécessaire présence du sol en-dessous. C'est le sol qui, in fine, arrête le mouvement vertical de l'air.

(Dans le cas d'un mouvement horizontal d'air créé par une hélice, il est intéressant de regarder ce qui, in fine, arrête l'air, puisqu'il n'y a pas nécessairement de paroi.)

Le sol n'est pas nécessaire à la portance, correct, mais il est là, l'air est posé dessus.

[Amanuensis]

Avec toutes mes excuses, n'étant pas intervenu depuis longtemps j'ai zappé le problème d'un lien externe sans autorisation....

Pas une question d'autorisation à obtenir ou pas. Seuls les modérateurs ont le droit de faire de l'auto-promotion.

[Amanuensis]

L'ensemble de mes réflexions très argumentées sont à l'adresse
### supprimé : autopromotion pour un site discutable

Je n'ai pas lu le message avec le lien, avant la correction, merci de m'indiquer le lien par MP, l'argumentation détaillée (qu'il serait trop long de mettre sur le forum, je le comprends bien) m'intéresse.

[invite0433c518]

Très heureux de trouver un interlocuteur disposé à argumenter "logiquement".... Je me permets donc de répondre...

Ce n'est pas une question de "nécessaire".
Le sol est sous l'avion, on ne peut pas l'enlever.
Pour la portance le nécessaire mouvement d'ensemble de l'air vers le bas ne peut se prolonger de par la nécessaire présence du sol en-dessous. C'est le sol qui, in fine, arrête le mouvement vertical de l'air.

La conclusion me semble rapide.... Si un hélicoptère est en stationnaire à 1000m au-dessus du sol, je ne suis pas du tout convaincu que c'est "le sol qui arrête l'air in fine".
Je pense au contraire que le nécessaire comblement de l'aspiration des pales AU-DESSUS de l'hélico se fait par un retour en "grand bouclage multi-directionnel" du soufflage vers le bas??
Et tu cites parfaitement le problème ci-après sans y répondre.??

(Dans le cas d'un mouvement horizontal d'air créé par une hélice, il est intéressant de regarder ce qui, in fine, arrête l'air, puisqu'il n'y a pas nécessairement de paroi.)
Le sol n'est pas nécessaire à la portance, correct, mais il est là, l'air est posé dessus.

Je pense qu'on ne peut pas aller plus loin que ces réflexions "en amateurs" et que seul un "diplomé de mécanique des fluides" pourrait nous aider à trancher...
Je cherche désespérément dans les universités depuis plusieurs années.... (ils n'ont pas le temps... ou d'intérêt pour le problème.??)
Mes pages perso en mp... avec l'accord de la modération...

[harmoniciste]

Bonjour,
Pour produire sa poussée, l'hélice verticale ou horizontale n'a aucun "besoin" de mur ou de sol stoppant le flux à l'infini aval. Elle s'appuie sur l'inertie de la masse de l'air traversant son disque, qu'elle met réciproquement en mouvement. Que cet air finisse par être stoppé par une cloison ou par les déperditions turbulentes, ne change pas grand chose à l'affaire.
La théorie de Froude, basée sur le bilan d'énergie de la veine d'air traversant le disque de l'hélice, explique cela très bien.

[Amanuensis]

La conclusion me semble rapide....

Quelques siècles que la conservation de la quantité de mouvement est bien installée dans le panorama de la mécanique.

Si un hélicoptère est en stationnaire à 1000m au-dessus du sol, je ne suis pas du tout convaincu que c'est "le sol qui arrête l'air in fine".

Et quoi d'autre qui pourrait l'arrêter?

Je pense au contraire que le nécessaire comblement de l'aspiration des pales AU-DESSUS de l'hélico se fait par un retour en "grand bouclage multi-directionnel" du soufflage vers le bas??

Cela, c'est la conservation de la matière, et c'est nécessaire. Mais cela n'implique pas la conservation de la quantité de mouvement.

Et tu cites parfaitement le problème ci-après sans y répondre.??

Parce que faire réfléchir est plus intéressant que de donner des réponses qui ne seront prises que comme des cibles à abattre.

Je pense qu'on ne peut pas aller plus loin que ces réflexions "en amateurs" et que seul un "diplomé de mécanique des fluides" pourrait nous aider à trancher...

Juger les arguments sur la source et non sur leur fond est assez limité.

Mes pages perso en mp... avec l'accord de la modération...

Thanks. Mais il n'y a pas besoin de l'accord de la modération pour quoi que soit échangé en MP.

[Amanuensis]

Que cet air finisse par être stoppé par une cloison ou par les déperditions turbulentes, ne change pas grand chose à l'affaire.

Bien d'accord.

Le point est que le mouvement de l'air ne peut pas être stoppé par des déperditions turbulentes seules ; cela contredirait la conservation de la quantité de mouvement.

[antek]

C'est un problème amusant et intéressant.

Le volume d'air peut être remplacé par un volume de fluide "ordinaire" -> oui/non ou autre ?

Si oui, choisissons un liquide incompressible et remplaçons le piaf par une sphère légèrement plus dense que l'eau et munie de petites hélices (comme un quadricoptère).
Au repos la sphère repose sur le fond.
Poids mesuré = poids des masses eau + contenant + sphère.
On commandes les hélices pour faire monter la sphère.
La pression sur la paroi inférieure augmente et celle sur la paroi supérieure diminue d'autant -> oui/non ou autre ?

J'attend avant d'aller plus loin . . .

[Amanuensis]

Les pressions augmentent aussi bien sur la paroi inférieure que supérieure pendant le mouvement.

Le déplacement de la sphère vers le haut s'accompagne nécessairement d'un bilan net de déplacement d'eau de même volume vers le bas. Et le centre de masse de l'ensemble monte, puisque les masses volumiques sont différentes. Le poids total varie en fonction de l'accélération du centre de masse.

[soliris]

Bien d'accord.

Le point est que le mouvement de l'air ne peut pas être stoppé par des déperditions turbulentes seules ; cela contredirait la conservation de la quantité de mouvement.

Je ne suis qu'un amateur, un p'tit mec de rien du tout, mais j'aimerais poser une question: es-ce que c'est le mouvement qui se conserve ou l'énergie ? Parce que si c'est l'énergie (cinétique, pour atteindre un point plus haut en énergie potentielle), alors la quantité de mouvement n'a rien à voir dans cette histoire !

[Deedee81]

Salut,

Je ne saurais intervenir sur la problématique ci-dessus. Pas assez suivi et pas assez le temps mais je peux répondre à ça :

Je ne suis qu'un amateur, un p'tit mec de rien du tout, mais j'aimerais poser une question: es-ce que c'est le mouvement qui se conserve ou l'énergie ?

Les deux

Mais en mécanique, l'énergie mécanique n'est pas nécessairement conservée (par exemple, perte sous forme d'énergie thermique).

[antek]

Les pressions augmentent aussi bien sur la paroi inférieure que supérieure pendant le mouvement.

Je pensais que la poussée des hélice provoquait une augmentation de la pression statique en bas et diminution en haut.
Et j'en ai tiré une conclusion concernant la pression exercée sur les parois sup et inf.
Bon, tant pis.

[antek]

Le déplacement de la sphère vers le haut s'accompagne nécessairement d'un bilan net de déplacement d'eau de même volume vers le bas. Et le centre de masse de l'ensemble monte, puisque les masses volumiques sont différentes. Le poids total varie en fonction de l'accélération du centre de masse.

C'est noté.
On arrive donc à un moment où le sphère arrive au centre du contenant et y reste immobile.
A cet instant le poids est inchangé par rapport à la situation de départ -> Poids mesuré = poids des masses eau + contenant + sphère.

Oui/non ou autre ?

[Amanuensis]

Je pensais que la poussée des hélice provoquait une augmentation de la pression statique en bas et diminution en haut.

Ce n'est pas statique ni même stationnaire, cela rend les raisonnements difficiles.

Si on suppose l'enceinte (la paroi sans l'eau ni ce qui est dans l'eau), de masse nulle, et immobile dans un référentiel galiléen, le total des forces s'exerçant dessus est nul. Si la pression latérale est considérée strictement horizontales, les forces verticales sur les parois inférieures et supérieures sont exactement opposées, puisque ce sont les seules qui restent. A priori, c'est une augmentation de pression des deux côtés.