Bonjour à tous,
Je bosse actuellement sur un projet à la fac dans lequel j'étudie les mouvements de rotation d'une bille en lévitation au dessus d'un supraconducteur.
J'aurais besoin de votre aide car je n'arrive pas à trouver une expression donnant le moment des forces de frottement de l'air sur une sphère en rotation (la sphère tourne sur elle même).
Merci d'avance!
Bonjour,
si tu consideres le frottement comme étant visqueux, celui ci est dependant de la vitesse. si tu te places dans un repere qui va bien, centre de la sphere et axe de rotation, il va te suffire d'integrer sur la sphere le couple du à un element de surface. Ce couple va dependre de ta loi de frottement, de la vitesse (donc de la distance à l'axe de rotation) et de la surface
fred
On ne vient pas de nulle part et il serait souhaitable qu'on n'aille pas n'importe où !
Je suis d'accord avec toi mais il me manque justement la loi qui donne les frottements. Parce que ici la vitesse est parallèle à la surface.
bonjour,
il va falloir que tu fasses quelques recherches sur la trainée de frotements, le nombre de reynolds, la couche limite et la trainée d'une plaque plane.
En explorant ces pistes tu devrait trouver ton bonheur
fred
On ne vient pas de nulle part et il serait souhaitable qu'on n'aille pas n'importe où !
Je trouve pas...
Bonjour, RomainSetzer,
J'ai une petites question, pour "les mouvements de rotation d'une bille en lévitation au dessus d'un supraconducteur", qu'est ce qui fait tourner la bille, moi, je l'imagine immobile (rotation)?, non ?
Cordialement.
Jaunin__
C'est nous qui la faisons tourner. La bille est en fait un aimant et on utilise des bobines parcourues par un courant variable.
On les dispose un peu comme dans un moteur électrique et ca créer un champ magnétique qui induit une rotation de la bille.
En fait on étudie les frottements induits par l'air et par les "vortex".
Les vortex c'est des lignes de champ magnétique qui parviennent a traverser le supraconducteur pour diverses raisons. Je rappelle qu'un supraconducteur idéal repousse toutes les lignes de champ magnétique.
J'espère avoir été compréhensible dans mes explications.
bonjour,
inversement, si elle tourne à l'origine qu'est ce qui va l'arreter ? (vraisemblablement pour une partie des courants induits mais la description est trop incomplete pour le savoir)
fred
On ne vient pas de nulle part et il serait souhaitable qu'on n'aille pas n'importe où !
Les frottements de l'air et ceux du au fait qu'on déplace les vortex en fessant tourner la bille (en fait c'est plus une force de rappel que de frottement)Envoyé par verdifre
Bonjour,
Si je vous comprends bien, vous faites léviter votre bille avec les pôles magnétiques horizontaux, puisque vous parlez de frottement du aux vortex. Je vous propose alors de déterminer expérimentalement les frottements dus à l'air en faisant une seconde expérience en faisant léviter votre aimant avec les pôles verticaux. Il n'y aura plus de frottements dus aux vortex, seuls resteront les frottements dus à l'air. Sans utiliser vos bobines (qui ne serviront alors a rien), lancez la rotation à la main, et filmez votre aimant. En déterminant ralentissement de la vitesse angulaire, vous pourrez déterminer les frottements.
Rigolo comme expérience...
En effet on fait tourner la bille avec les pôles magnétiques horizontaux.
Bonne idée, je vais essayer ça!
Juste une question: Comment savoir qu'il n'y a pas de frottements dus au vortex dans cette configuration? Parce qu'il y a malgré tout des vortex qui entrent en jeu.
Merci!
Bonjour,
Il y a bien sur des vortex, vous avez raison. Mais si vous faites tourner votre aimant autour de l'axe formé par ses pôles, il n'y a pas de changement de flux associé au mouvement, et l'aimant peut tourner "sans frottements", mis à part ceux de l'air qui vous interesse ici. Dans votre expérience avec les pôles horizontaux, vous pouvez également faire tourner l'aimant autour de l'axe de ses pôle d'ailleurs.
C'est une des applications envisagées pour les supraconducteurs : faire léviter des masses importantes, et les faire tourner avec le minimum de frottements afin d'emmagasiner de l'énergie. Exemple d'une société qui propose ce genre de système : http://www.atz-gmbh.com/Products/HTS..._flywheel.html
Ce n'est pas la seule façon de stoquer de l'énergie avec les supra (voir les smes http://www.supraconductivite.fr/fr/i...ectricite-smes), mais je ne sais pas dans quelle mesure ces appareils sont déjà commercialisables ou encore trop prototypaux.
Pour en revenir a votre expérience : faites une marque au typex sur votre aimant, et faites un film !
Par curiosité, j'aimerais bien connaître les résultats. Peut-être pourriez vous revenir les poster à la fin ?
Bonnes manipes.
Merci beaucoup! Votre réponse m'a été très utile. On a rajouté cette manip à celles qu'on va faire.
Pour le tipex on avait déjà prévu de faire ça
Je dois présenter mes résultats à la fin du semestre donc d'ici décembre-janvier j'imagine, je viendrai les poster ici.
Sinon je garde votre profil en mémoire et je vous tiens au courant!
Une dernière remarque : les vortex ne dissipent pas forcément. En gros, ces vortex sont des régions où la supraconductivité a disparu permettant à une partie du champ magnétique de traverser l'échantillon supraconducteur, qui est devenu une sorte de "passoire". Ces régions ont la forme d'une fin cylindre a priori. Selon la qualité du supraconducteur que vous utilisez, les vortex pourront se déplacer dans le supraconducteur, ou au contraire seront piégés. Si les vortex peuvent se déplacer, il y aura dissipation ; si les vortex sont piégés, alors il n'y aura pas de dissipation, mais une force de rappel, un peu comme un ressort. À vous de voir dans quelle configuration vous vous trouvez, sachant que tous les états intermédiaires existent...
