De l'électricité avec des montagnes russes ?

[Demystificator]

Bonjour,

Ca fait 10 ans que j'ai pas fait de physique mais récemment je me suis posé la question : serait il viable de produire de l'électricité avec des montagnes russes ?

Je suis sûr que non mais j'aimerai comprendre pourquoi.

Je sais que le mouvement perpétuel n'existe pas et qu'il est donc impossible qu'un manège puisse, ne serait ce que s'auto alimenter. Mais je suis curieux de savoir comment pourrait on calculer l'énergie récupérable d'un train de montagne russe.

En partant du principe que l'on puisse récupérer de l'énergie cinétique dans un moteur pour produire de l'électricité. Que se passe t'il si le tracé de la montagne russe possède plusieurs creux et tous au même niveau que le point de départ de la station ?

Est il raisonnable de considérer qu'on puisse accumuler l'énergie cinétique de chaque dénivelé pour approcher l'énergie nécessaire à la traction du train au sommet de la remontée mécanique de départ ?

Est ce qu'il s'agit d'un simple calcul d'énergies ; ou faut il plutôt regarder le travail exercé sur le train pour savoir combien de joules on pourra injecter à notre moteur (si on peut en injecter sans prendre le risque que le train reste bloqué dans un creux) ?

Est ce que l'utilisation du magnétisme pourrait changer quelque chose (plutôt que de transmettre l'énergie cinétique à un moteur) ?

Pardon si ces questions peuvent vous sembler stupides mais quand je vois qu'un vélo peut produire plusieurs centaines de Watts et que je vois la vitesse et le poids d'un train de montagne russe, je me demande s'il n'y a pas quelque chose à faire ; ne serait ce qu'économiser quelques kilowatts dans les parcs d'attractions.
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[Dynamix]

Salut

Est ce qu'il s'agit d'un simple calcul d'énergies

Oui .
A tout moment :
Energie cinétique = Energie potentielle + Pertes .

Il y a aussi une loi* qui dit que le travail de la gravité est nul pour une trajectoire fermée .
Vu que le train revient toujours à son point de départ , la trajectoire est fermée .

*C' est juste une autre façon de voir les choses .

[stefjm]

Ca fait 10 ans que j'ai pas fait de physique mais récemment je me suis posé la question : serait il viable de produire de l'électricité avec des montagnes russes ?

Je suis sûr que non mais j'aimerai comprendre pourquoi.

La seule chose qu'on peut faire, c'est convertir l'énergie cinétique en énergie électrique lors du freinage et ça ne fait pas beaucoup.

[XK150]

Bonjour ,
Imaginez un parcours fermé de creux et de bosses : si vous mettez un train sur le plus haut sommet , il ne pourra même pas finir son parcours au même point haut
à cause des pertes ( aéro, roulement , frottement ) - encore bien moins si vous lui demandez de produire de l'électricité .
Donc , soit les trains partent du point haut ( et il a fallu FOURNIR de l'énergie pour les amener à cette position !) et ils s'arrêtent à un point d'altitude inférieure ,
soit ils sont catapultés et là aussi , il a fallu leur fournir de l'énergie .
Le train qui pourrait parcourir indéfiniment un parcours bosselé serait un mouvement perpétuel impossible , encore bien plus impossible ,
si en plus vous voulez produire de l'électricité , ce qui n'est pas un acte gratuit .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Demystificator]

Merci pour la réponse. Donc j'imagine que le rendement d'une attraction (en imaginant qu'on branche un moteur sur les roues pour récupérer cette énergie cinétique) va dépendre grandement des frottements. Comme tout j'imagine sinon on aurait déjà des mouvements perpétuels.

Je prend en exemple le Millenium Force : un train de 19t qui fait du 150km/h (~42m/s) dans son creux.

Avec Ec = 0.5 * m * v² ; je trouve 16 758 Kj

Ca voudrait dire que si on branchait une dynamo sur le train, dans le creux j'aurais 4,655 Kwh ? Un bain chaud selon EDF.

Du coup, quel est le hic ? Parce qu'on pourrait gérer l'éclairage autour de l'attraction grâce à sa propre énergie non ? Ou alors du fait de l'ampérage, on risquerait de ralentir le train et il ne terminerait plus son parcours ?


Oui, j'ai parfaitement conscience que le mouvement perpétuel est impossible. Ma question était de savoir si on pouvait récupérer l'énergie du train à chaque descente pour alimenter un circuit électrique. Ca serait toujours ça de moins à tirer sur un générateur ou le réseau électrique.

[XK150]

Le hic est , que si vous utilisez l'énergie d'une descente , vous restez au fond du trou .
Oui , il ne terminerait pas son parcours , déjà qu'il ne le termine pas sans rien produire .

[Dynamix]

du fait de l'ampérage (1), on risquerait(2) de ralentir le train et il ne terminerait plus son parcours ?

(1) du fait de l' énergie prélevée .
(2) ce n' est pas un risque , c' est une certitude .

Comme tout j'imagine sinon on aurait déjà des mouvements perpétuels.

Même si le mouvement perpétuel existait , ça ne servirait à rien .

[Demystificator]

Le hic est , que si vous utilisez l'énergie d'une descente , vous restez au fond du trou .

Oui. Je m'emballe sur la quantité totale d'énergie du train. Peut être serait ce pertinent de ne prendre qu'une partie de cette énergie et de modifier le tracé (abaisser les bosses qui suivent). Si on prend 25% de l'énergie à chaque creux, au bout de 18 bosses, on aura accumulé 98% de l'énergie que le train avait en haut de la remonté mécanique (si on néglige les frottements).

Du coup je me dis qu'il doit exister un tracé "idéal" pour avoir le meilleur rendement. Mais j'ignore comment ça se calcule et ça serait différent évidemment en fonction de la forme du train, des matériaux utilisés.

La seule chose qu'on peut faire, c'est convertir l'énergie cinétique en énergie électrique lors du freinage et ça ne fait pas beaucoup.

J'ai oublié de répondre ^^ Mais oui, j'ai fait le calcul et c'est faible.


Je m'y connais beaucoup moins en magnétisme mais j'imagine que la problématique serait la même avec un aimant sous le train. Les rails qui défilent et l'aimant du train pourrait mener une induction ? Cela ralentirait le train également j'imagine ; mais peut être aurait ce un meilleur rendement ?

Après, encore une fois, l'idée c'est plus de voir si on peut économiser de l'énergie que d'en produire. Car quoi qu'il arrive, j'ai bien compris que l'énergie qu'on prend au train, le ralentit. Je me demande du coup si on pouvait faire un tracé "idéal" qui permettrait par exemple de récupérer un peu d'énergie du train pour en faire autre chose ; plutôt que tout soit perdu dans le manège.

Mais du coup ce tracé idéal serait une simple montée mécanique ; puis une descente j'imagine. On s'amuserait à freiner le train quand il arrive à 150km/h en bas ; ça serait viable que sur quelques montagnes russes du coup. Genre Mr Freeze Six Flags où on freine le train alors qu'il a encore une vitesse importante. Je commence à piger ; merci à tous.