Bonsoir,
Dans une lance à incendie, il y a un recul lorsque la pression augmente. Je voulais savoir et comprendre d’où venait ces forces de réaction qui rende difficile le maniement de la lance. Si des personnes aurait des informations a ce sujet je suis preneur.
Cordialement,
Alex.
Il y a plusieurs façons de voir ce problème classique.
D'abord par action/réaction comme tu le suggères. La 3ème loi de Newton stipule que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont égales et de sens contraire. Pour éjecter le fluide, on a du le "pousser". Il "pousse" donc en retour. C'est cette force qu'on sent et qui nous repousse. Avec Newton, c'est toujours un prêté pour un rendu
Une autre façon de voir les choses c'est par la quantité de mouvement. La quantité de mouvement est définie par p=mv (vecteurs en gras). Or cette quantité se conserve pour un système isolé.
Si on considère le système {lance+eau} isolé, p doit donc rester invariant. C'est à dire que si tu donnes une vitesse à l'eau, la lance va compenser cette augmentation de p en se déplaçant dans l'autre sens ! Ainsi, en prenant en compte le rapport des masses, la variation de quantité de mouvement s'annule
On peut encore le voir avec des considérations sur le centre de gravité du système.
Pour info c'est le même principe physique qui propulse les fusées dans l'espace (rien que ça)
Bonjour.
Une autre façon de voir le problème est à partir de la pression de l’eau qui exerce des forces sur les parois de la manche.
Si la vanne de sortie est fermée, la force vers l’avant que l’eau exerce sur la vanne est compensée par la même force vers l’arrière qu’elle exerce un peut plus en arrière sur la paroi de la manche.
Si on ouvre la vanne, il n’y a plus de force vers l’avant et ne reste que la force vers l’arrière.
Il va de soi que si on fait le calcul, on obtient le même résultat qu’avec la façon de voir expliqué par Coccineleamoustaches.
Au revoir.
Dans ce cas je preferre l'explication de LPFR....
En effet le théorème sur la quantité de mouvement devient délicat à utiliser si tu considères le système réservoir d'eau, lance et eau avec un tuyau souple..... l'explicaton avec les pressions est plus directe...
heureusement que tout cela reste cohérent .......
Envoyé par LPFR
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
Bonjour,
Tout à fait d'accord avec Calculair, l'explication de LPFR explique très bien et avec subtilité le pourquoi des choses.
Celle de Coccineleamoustaches n'est pas mal aussi, cependant le recours au principe de conservation d'énergie est un peut contre intuitif et compliqué. et c'est mon avis.
A+
Bonjour LPFR.
Effectivement, c'est la vision plus concrète du problème. Avec laquelle je suis tout à fait d'accord en principe, mais... qui me pose un petit problème quand j'y réfléchis posément ^^ Je dois rater qqch..
Prenons la vanne ouverte.
Dans un premier cas, j'ai schématisé les parois d'une lance à eau évasée. On voit bien la résultante de la force de pression vers l'arrière, pas de souci :
lance à eau évasée.PNG
Mais si je représente une lance à eau aux parois parallèles :
lanca à eau droite.PNG
La résultante est nulle sur ces parois ! On peut imaginer le système tel que la lance est relié par un tuyau droit au système qui assure la mise en pression. C'est alors le pressuriseur qui va subir toute la force de recul, mais pas la lance. Ce qui veut dire qu'on pourrait assez facilement faire en sorte de n'avoir aucun recul... Ce qui me paraît débile puisque ça aurait déjà été fait depuis longtemps ^^
L'argument qui me vient à l'esprit c'est que si le tuyau est droit c'est qu'il est étiré. Du coup, le dispositif de mise en pression en reculant va tirer dessus, et la force se "communique" ainsi jusqu'à la lance. Mais ça ne me paraît pas convaincant, parce qu'il suffirait de bien fixer la pompe pour remédier à ça (ou d'imaginer un tuyau très élastique).
Où est-ce que je m'embrouille ?
P.S : Bachir, je n'ai pas eu recours à la conservation de l'énergie, mais juste à la deuxième loi de Newton qui est pour moi l'une des plus intuitives de la physique ^^ (sans doute parce qu'on l'apprend si tôt et qu'elle est maintenant si ancrée dans nos esprits...)
Dernière modification par Coccinelleamoustaches ; 10/08/2017 à 08h29.
Re.
Avec la lance évasée, l’eau n’a pas de raison de suive l’évasement. Le jet d’eau aura le (petit) diamètre de la sortie.
Mais vous pouvez traiter le même problème dans la manche, avant la sortie, avec une diminution du diamètre. L’eau accélère et pour cela il faut une force (sur l’eau) vers l’avant qui doit être compensée par une force vers l’arrière sur la manche.
Avec un système avec une manche rigide depuis le compresseur, tout le recul est transmis au compresseur. Mais ce n’est pas très pratique.
A+
Oui, je poste trop vite ^^
J'étais justement en train de me dire que dès que le tuyau tourne ou fait un angle, le raisonnement tient debout. Pour tout transmettre au compresseur, il faudrait donc un tuyau qui soit en permanence droit et raide. Et on sait bien qu'en cas de turgescence aussi prolongée il faut consulter ,selon le cas, soit son médecin, soit l'ingénieur débile qui a conçu une lance droite pour empêcher les honnête pompiers de travailler
Et bonne correction sur l'eau qui ne suit pas les parois a priori, merci
Le gros du recul est sur le compresseur, les effets sur la lance et le tuyau sont secondaires.
Imaginons le compresseur libre par rapport à la surface (sans frottement, par exemple sur de la glace ou un coussin d'air, ou encore mieux, sans contact par exemple en apesanteur). Alors quand la vanne s'ouvre le compresseur va se déplacer à l'opposé de la direction du jet.
Comme l'indique le cas d'une lance rigide et droite, les effets sur la lance et le tuyau mêmes dépendent de leur forme et de leurs caractéristiques élastiques et plastiques, problème non trivial auquel je ne pense pas qu'on puisse répondre par des explications simples.
Dernière modification par Amanuensis ; 10/08/2017 à 08h54.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Peut-être, mais dans le cas où le compresseur est fixé, le problème de recul se ramène juste à l'études des forces sur le tuyau (puisque les forces sur le compresseur ne le feront pas reculer), ce qui rend l'argument précédent valide, non ? (à savoir qu'un coude ou un virage du tuyau permet l'apparition d'une résultante non nulle sur le tuyau, et que c'est elle qui impose le recul)
Bonjour, puis-je suggérer de faire l'expérience avec un pommeau de douche?
Je pense que vous pourrez sentir les effets induit par la conservation de la quantité de mouvement. C'est le même principe que pour le moteur à réaction.
je peux croire que je sais, mais si je sais que je ne sais pas, je ne peux pas croire
https://fr.wikipedia.org/wiki/Arrosage_automatique
<<Une fois le système en place, tant que l'eau ne manque pas, et que la pression est suffisante dans le tuyau, l'arroseur fonctionne presque sans entretien, la pression de l'eau alimente le système oscillatoire ou de rotation.>>
je peux croire que je sais, mais si je sais que je ne sais pas, je ne peux pas croire
Salut.
Je suis d'accord avec toi. Pour moi, si le tuyau souple est maintenu dans une position rectiligne alors il n'y aura pas de recul à la sortie. La résultante des forces de pression sur le tuyau sera nulle. Il sera même emmené vers l'avant à cause des forces dues au frottement visqueux.
Dernière modification par le_STI ; 10/08/2017 à 11h18.
Ces informations vous sont fournies sous réserve de vérification :)
Bonjour ,
Je n'arrive plus à comprendre ...
Ici , on met volontairement un coude pour réduire le recul de la lance . http://media.pok.fr/Doc/FTE_COU_01172_FR.pdf
Et la force calculée de 30 kg ( passons sur les kg ...) , j'arrive à la retrouver : elle correspond à une vitesse de sortie réaliste de 166 m/s .
Et cette force calculée , elle ne fait aucune hypothèse sur la forme du tuyau ????
Re.
Ce qui compte est l’angle que forme le coude, et la rigidité de la manche. La composante vers l’avant de la force exercée par le reste de la manche aide à retenir une partie du recul.
Mais on retrouve cette composante en bas de la manche, au contact avec le sol. Mais ici les forces de friction aident à retenir la manche.
Remarquez qu’on ne peut pas gagner beaucoup.
Imaginez un système avec une manche souple avec une barre droite qui pivote au sol et qui tient la lance (avec un angle).
Sans coude c’est le sol qui ferait tout l’effort, mais on ne pourrait pas tirer horizontalement qu’en tenant la lance au ras du sol.
Avec un coude c’est uniquement la composante tangentielle que le pompier doit exercer.
A+
Bonsoir,
désoler de répondre avec du retard, mais le travail ne me permettez pas de vous répondre... Encore merci de vos réponse, je pense vraiment comprendre ce principe, je me suis rapproche des lois de Newton pour mieux comprendre.
Bonjour,
Les lances à incendie sont coniques, avec le diamètre d'entrée = 3 à 4 diamètres de sortie (voir ici les dimensions habituelles)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Lance_d%27incendie
L'eau accélère donc dans ce cône.
Soit Q le débit, la force de recul de la lance est donc Fr = Rho*Q*(Vs-Ve)
Mais comme Vs = 9à16 fois Ve, on a pratiquement Fr = Rho*Q*Vs (1)
Or Q = Vs*Ss -->
Fr = Rho.Ss*Vs² (2)
Et par Bernoulli : Pe + Rho*Ve²/2 = Ps + Rho*Vs²/2 (en négligeant la différence d'altitude éventuelle entre l'entrée et la sortie de la lance)
Ps = 0 (en pression relative) car c'est à la sortie de la lance dans l'air.
Pe + Rho*Ve²/2 = Rho*Vs²/2
Pe = Rho/2 * (Vs² - Ve²)
et comme Vs² > > Ve², on a environ : Pe = Rho/2 * Vs² (P = pression d'entrée de la lance et Vs vitesse de l'eau de sortie de la lance).
Pe = Rho * Vs²/2
Et (2) --> Fr = Rho.Ss * 2.Pe/Rho
Fr = 2.Pe*Ss
On a donc (compte tenu de la géométrie conique des lances et de leur dimensions en pratique):
Fr = 2*Pe*Ss (pour un jet droit, non évasé)
Comme Ss est une caractéristique de la lance ... Fr augmente proportionnellement à la Pression d'entrée de la lance.
Piqué ici, page 17 : http://sdis03.o2switch.net/wp-conten...3%A0-mains.pdf , on a ceci :
Et on trouve (sur la plupart des sites de pompiers), la relation Fr = 2*Pe*Ss ... mais elle n'y est jamais démontrée.
Bonjour j'aimerais savoir a quoi correspond l'abréviation Ss dans la formule
