TIPE : hydraulique

[rufus1]

Bonsoir, une question me turlubine : dans une canalisation si le tuyau "tourne" celui ci reçois une force : Dm(v1-v2 cosB) (v1 et v2 des vecteurs et B l'angle du virage )
pourtant si on regarde un tuyau de douche, en le tordant, on ne ressent pas une force de cette ampleur. Je me demande donc si il n'y a pas une compensation du tuyau qui supprime cette force lorsque l'on considère le syteme en entier.
C'est à dire que le tuyau reçois cette force, l'eau aussi et donc le systeme reste au repos ? ou alors que le tuyau se tord à cause de cette force ... aucun bilan ne me permet de déterminer la solution étant donné qu'il y a trop d'inconnues ...
Si vous pouviez me renseigner je vous serai reconnaissant. Merci d'avance.
-----

[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
La force est effectivement là. Mais elle est souvent masquée par les autres forces qui tiennent le tuyau.
Vous avez probablement vu dans les films comiques, ou par vous même (ce qui est moins comique), un tuyau qui se détache et dont l’extrémité se met à osciller arrosant tout le monde autour. Quand l’extrémité est « tordue » la force pousse le tuyau vers l’extérieur de la courbure. L’inertie du tuyau plus quelques autres forces peuvent rendre l’ensemble instable et le faire osciller.
Au revoir.

[Tifoc]

Bonjour,
LPFR vient de vous souffler une expérience pour votre tipe
Mais pas sûr que le jury apprécie...

[LPFR]

Re.
Je n’avais pas pensé au jury.
Pour garder le jury à sec, on peut faire la manip avec de l’air comprimé.

Le problème est assez complexe. J’ai cherché, par curiosité, et j’ai trouvé cet article:
https://www.researchgate.net/publica...pressible_flow
Mais il dépasse de loin les objectif d’un TIPE.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[rufus1]

Merci beaucoup pour votre réponse et surtout pour votre rapidité.
Mais du coup le système total est-il au repos ? Si je laisse le tuyau à l'horizontal sans frottement, va t il bouger ? Car si j'essaye avec un tuyau de douche je ne constate aucune force sur le tuyau sur un coude de 180degrés.
Pour information j'essaye de comprendre le fonctionnement du Flyboard/jetlev et je voulais surtout m'assurer que la force de propulsion ne dépendait pas de cette "allé retour" fait par le tuyau qui se tort à 180 degrés.

En fait si je comprends bien le système ne peut recevoir de force qu'à l'endroit où l'eau est éjectée c'est ça ?
Pourtant à quoi pourrait donc servir ce coude dans le flyborad au niveau du jet collé au bras du pilote : https://s3.grouponcdn.com/images/sit...pv8_medium.jpg
Surtout que cette force est particulièrement puissante et permettrait de récupérer 2x la quantité de mouvement du fluide ce qui est considérable ! C'est pourquoi elle me parait aberrante...

J'ai pour l'instant considéré que seul le rétrécissement de la conduite permettait la propulsion du jetpack .

Merci encore.

[LPFR]

Re.
Tenez le tuyau de douche (souple !) avec la douchette pendante. Ouvrez l’eau. Vous regretterez peut-être de ne pas avoir mis un maillot de bain.
Maintenant que vous êtes trempé, enlevez la douchette et recommencez la manip.
Évidement, il faut ouvrir en grand si voulez voir quelque chose.

A l’endroit où l’eau sort, il ne peut avoir de force sur le tuyau. La force est sur le tuyau en face de l’ouverture, ou la force due à la pression n’est pas compensée par la force paroi opposée (puisqu’il n’y en a pas).

Le rétrécissement sert à augmenter la pression (et les forces) dans le tuyau. Et, ça va avec, la vitesse de sortie de l’eau.
A+

[rufus1]

Ok ça commence à me faire un peu peur, je me serai donc trompé dans mon tipe...
Je viens de refaire l'experience dans ma douche (encore une fois) et résultat (à par le fait que je sois trempé) : la seule différence c'est qu'avec la douchette la force de poussée est moins importante mais je ne vois pas de différence de force avec un coude ou sans ...
Les forces de pression peuvent aussi être à peu près négligées puisqu'elles s'appliquent sur toute la conduite (vers le haut comme vers le bas). Enfin je constate uniquement une force à la sortie du tube justement...
Je comprends plus du tout là :/

Enfin juste pour information avec l'application de la force d'Euler le débit étant d'environ 100kg/s et la vitesse de sortie 100m/s ça ferait environ 15kN de poussée ! c'est pour ça que je ne comprends pas.

[sitalgo]

B'jour,

J'ai pour l'instant considéré que seul le rétrécissement de la conduite permettait la propulsion du jetpack .

Il faut considérer l'ensemble de la conduite. On choisit un diamètre de buse et en fonction de la pression disponible, on obtiendra la poussée voulue par le débit massique et la vitesse.
S'il y a un rétrécissement, c'est parce que le tuyau en amont de la buse subit des pertes de charges et pour diminuer celles-ci il faut augmenter la section du tuyau de façon à conserver un maximum de pression à la buse. Sans ces pertes il n'y aurait pas besoin de rétrécissement pour la même efficacité.

En fait si je comprends bien le système ne peut recevoir de force qu'à l'endroit où l'eau est éjectée c'est ça ?

Pas forcément. Par exemple en mettant un déflecteur au bout d'une tige solidaire de la sortie du tuyau (façon tourniquet d'arrosage) et qui dévie le jet.
Sinon les forces sur le tuyau se font forcément à l'interface tuyau-fluide.

Pourtant à quoi pourrait donc servir ce coude dans le flyborad au niveau du jet collé au bras du pilote :
Surtout que cette force est particulièrement puissante et permettrait de récupérer 2x la quantité de mouvement du fluide ce qui est considérable ! C'est pourquoi elle me parait aberrante...

Pourquoi 180°, je n'en sais rien, l'intérêt mécanique est nul mais peut-être y avait-il une promo sur ces coudes à ce moment.
Pour ce qui est des forces, en effet, on obtient une force de la part du fluide jusqu'au point d'arrêt puis encore une du point d'arrêt à la vitesse initiale.
Mais tu remarqueras que le tuyau noir fixé au coude fait un angle de 90°, ce qui pour les mêmes raisons va annuler une des forces du coude. On peut ainsi continuer jusqu'à la pompe.
Ce qui compte c'est la direction du jet en sortie, le reste c'est comme pour les forces conservatives : peu importe le chemin suivi.

[sitalgo]

Pourquoi 180°, je n'en sais rien, l'intérêt mécanique est nul mais peut-être y avait-il une promo sur ces coudes à ce moment.

Peut-être parce que ça s'accommode mieux aux mouvements du bonhomme.

[rufus1]

S'il y a un rétrécissement, c'est parce que le tuyau en amont de la buse subit des pertes de charges et pour diminuer celles-ci il faut augmenter la section du tuyau de façon à conserver un maximum de pression à la buse. Sans ces pertes il n'y aurait pas besoin de rétrécissement pour la même efficacité.
.

Pourtant c'est pas ce rétrécissement qui permet la propulsion si on fait un bilan de quantité de mouvement, la quantité entrante/quantité sortante =Sentrant/Ssortie donc en reduisant ce rapport de section (buse de sortie) on augmente la quantité de mouvement sortante et donc (par le même principe que la fusée) on serait sensé augmenter la quantité de mouvement échangée avec le jetpack(force de propulsion)

"Mais tu remarqueras que le tuyau noir fixé au coude fait un angle de 90°, ce qui pour les mêmes raisons va annuler une des forces du coude." Ha oui c'est vrai que pour les bras le bilan total devrait donc être nul par contre au niveau des pieds (pour le flyboard), il y a bien un coude permanent de 180 degré qui n'est pas compensé par la torsion du tuyau cette fois.

Mais du coup ce coude peut il finalement être "négligeable" dans la propulsion du flyborad/jetlev ?

[rufus1]

En fait si je comprends bien je peux modéliser la propulsion uniquement grace au dernier coude (forces d'euler ne s'annulant pas avec les autres) et le bec ?

[sitalgo]

Pour ce qui est de la direction de la force, c'est celle donnée par le jet.
Pour le point d'application de la force c'est plus délicat, ça dépend de la configuration. Pour ton cas, je pense qu'il faut prendre la résultante qui t'intéresse dans le dernier quart de tour (elle n'est pas compensée par d'autre effort).