Comparaison de 2 dispositifs

[yy527]

Bonjour et bonne année à tous

Soit le dispositif suivant:

gt85.png

Je regarde la somme de l'énergie en modifiant l'épaisseur E mais en gardant la surface occupée par les zones blanches constante. Si E est très faible alors il n'y a pas de mouvement vers la droite des sphères bleues relativement au mur de gauche. La somme de l'énergie dans ce cas est constante. Par contre, si E est comme dessiné, alors il y a un décalage des sphères bleues et dans ce cas je ne trouve pas ce qui compense l'énergie gagnée par le décalage.

1/ Quelque soit E, les murs latéraux consomment pareil
2/ Quelque soit E, les ressorts gagnent pareil
3/ Quelque soit E, le mur du bas (ligne verte) gagne pareil

J'ai dessiné en prenant E plus faible:

sds66.png

Avez vous une idée de la perte d'énergie lorsque E esst plus grand ?

Merci et bonne journée
-----

[yy527]

Bonjour,

Personne ? C'est juste une comparaison, à la limite il n'y a pas de calcul car les rectangles blanc en rotation ne demandent pas d'énergie (ni n'en fournissent).
J'ai oublié de dire que les rectangles blanc suivent l'orientation des ressorts (ou des murs latéraux).

a+

[yy527]

Bonjour,

Voici une autre image du dispositif:



C'est trop compliqué ?

a+

[albanxiii]

Bonjour,

De quelle énergie parlez-vous ?

Couleur bleue = multitude des sphères, un peu comme des molécules d'eau, mais sans masse et sans friction

Cela n'a aucun sens, comme on vous l'a déjà dit.

[A voir en vidéo sur Futura]

[yy527]

Bonjour,

Quand une sphère est déplacée vers la droite (horizontale), on récupère de l'énergie car la pression à droite est plus faible. La longueur du ressort est la même mais la pression à gauche est plus importante qu'à droite, donc sortir à gauche et entrer à droite permet de récupérer de l'énergie. Comme je suppose que l'orientation des ressorts est la même à chaque instant, je dois sortir/entrer des sphères.

En ce qui concerne la faisabilité d'un dispositif sphères/ressorts, c'est théorique, les calculs correspondent et permettent de trouver une somme de l'énergie constante, que le container soit vide ou avec un objet vide fixe ou en mouvement, sauf ici je ne comprends pas. Pourquoi vous dites que cela n'a aucun sens ? je remplace la gravité par des ressorts, les molécules d'eau par des sphères, cela me simplifie les calculs.

En tout cas, merci pour votre réponse.

a+

[PA5CAL]

Bonjour

Sauf à donner des précisions qui n'ont pas été fournies dans les explications, il n'y a pas de différence d'énergie entre le dessin de droite et celui de gauche (a priori, tous les éléments occupent le même volume).

[yy527]

Bonjour,

Je trouve bien la somme de l'énergie à 0 lorsque l'épaisseur E est très faible. J'ai calculé les énergies pour la rotation des deux murs latéraux, du mur du bas (ligne verte) ainsi que l'énergie gagnée par les ressorts et la somme fait bien 0. Cela signifie que si j'augmente E je ne dois pas gagner ou perdre d'énergie en plus. Hors, quelque soit E il ne faut pas d'énergie pour faire tourner les objets blancs (l'attraction est parallèle aux murs latéraux). Mais en sortant/entrant les sphères bleues je gagne, en plus quand E n'est pas très petit de l'énergie, pas dans la longueur des ressorts mais à cause de la différence de pression (les sphères sont très petites mais occupent un volume). Il suffit de regarder le barycentre de la masse bleue par rapport au mur de gauche, il se déplace entre le début et la fin lorsque E n'est pas très petit.

a+

[PA5CAL]

L'explication n'est pas claire, et je ne vois pas l'utilité de tout ce montage (toutes les parties en blanc notamment).

Qu'est-ce qui permet de parler de différence de pression et de gain d'énergie ?

Si les caractéristiques essentielles des constituants du système (sphères bleues, surface mobile inférieure) doivent rester un mystère, je ne vois pas comment on pourrait raisonnablement déduire quoi que ce soit.

[yy527]

Pas de mystère, il faut juste considérer les sphères bleues comme des molécules d'eau mais sans masse et sans friction pour simplifier les calculs. Il y a une différence de pression parce que les ressorts attirent à partir de la ligne verte tout comme le ferait la gravité. Donc, plus on se rapproche de la ligne verte et plus il y a de pression et en haut à droite la pression est nulle. En bas à gauche, la pression est la plus forte. Quand je dis haut/bas c'est par rapport à votre écran. Les parties blanches sont là pour que les sphères bleues se déplacent vers la droite par rapport au mur de gauche.

a+

[PA5CAL]

??? Mais si les sphères bleues sont assimilables à de l'eau sans masse ni friction, alors la pression est la même partout.

[yy527]

Non, il n'y a pas de gravité, j'attire chaque sphère avec la même force, tout comme le fait la gravité mais j'utilise des ressorts. Un ressort par sphère. chaque ressort est fixé à la ligne verte et à une sphère. C'est théorique. Et les ressorts changent d'orientation lorsque le dispositif se déforme mais les ressorts ont tous la même orientation à un instant donné.

[PA5CAL]

Là on parle de sphères blanches ? Dans ce cas, quel rapport avec les sphères bleues ?

[yy527]

Les sphères bleues sont comme les molécules d'eau. J'ai parlé des sphères blanches ?
Mon dispositif est relativement simple si on considère la masse et la friction nulles. Je "simule" la gravité avec des ressorts, chaque sphère bleue est attirée par un ressort comme le ferait la gravité.
Les objets blancs, en particulier les rectangles sont vides, c'est un peu comme des objets rempli d'air dans l'eau.

Est ce plus clair ?

[coussin]

Est ce plus clair ?

Bien sûr que non. C'est en tout cas raccord avec vos précédents sujets

[yy527]

Bonjour,

Eh bien dites moi ce que vous ne comprennez pas et j'explique.

a+

[yy527]

Bonjour,

Je veux bien expliquer encore faut il que je sache ce que vous ne comprennez pas. Dynamix avait compris, dommage il n'est plus en ligne depuis quelques jours. Ah au fait, vous avez des nouvelles de LPFR ? il n'est plus en ligne depuis un moment, j'espère qu'il va bien.

a+

[obi76]

Ah au fait, vous avez des nouvelles de LPFR ? il n'est plus en ligne depuis un moment, j'espère qu'il va bien.

Oui oui, on en a, il va bien.

[PA5CAL]

Les sphères bleues sont comme les molécules d'eau. J'ai parlé des sphères blanches ?

J'avais mal lu la légende écrite en tout petit dans le premier schéma. J'ai donc pris les parties en blanc pour des sphères au bout de ressorts.

Quoi qu'il en soit, je ne vois pas l'intérêt de considérer que les sphères bleues soient sans masse si c'est pour remplacer leur poids par des ressorts fictifs

Il n'en reste pas moins qu'en l'absence de friction, le dispositif n'a aucune raison de présenter une différence de pression ou de procurer un gain d'énergie.

[sitalgo]

B'jour,

Je regarde la somme de l'énergie en modifiant l'épaisseur E

OK, en se basant sur quoi ? c'est un secret ?

Par contre, si E est comme dessiné, alors il y a un décalage des sphères bleues

Et pourquoi se décaleraient-elles toutes seules ? Le schéma de gauche représente une plus basse énergie potentielle qu'à droite…

et dans ce cas je ne trouve pas ce qui compense l'énergie gagnée par le décalage.

… il faut donc fournir de l'énergie au bazar

1/ Quelque soit E, les murs latéraux consomment pareil
2/ Quelque soit E, les ressorts gagnent pareil
3/ Quelque soit E, le mur du bas (ligne verte) gagne pareil

Tu as sans doute voulu dire quelque chose mais j'avoue que je n'ai pas cherché à approfondir.
Je note que les parois latérales doivent être soit élastiques soit à coulisses avec les frottements que cela entraîne (étanchéité).

Avez vous une idée de la perte d'énergie lorsque E est plus grand

Le bazar gagne de l'énergie. Tu l'as dit toi-même en #1.

je remplace la gravité par des ressorts, les molécules d'eau par des sphères, cela me simplifie les calculs.

Je suppose que dans le vrai bazar, A1 et un axe de rotation horizontal pour avoir une gravité normale qui ne change pas de direction.

Donc, plus on se rapproche de la ligne verte et plus il y a de pression et en haut à droite la pression est nulle.

En haut à gauche aussi.

Hors, quelque soit E il ne faut pas d'énergie pour faire tourner les objets blancs (l'attraction est parallèle aux murs latéraux).

Effectivement, ils veulent tourner d'eux-mêmes autour de leur axe puisqu'ils sont en équilibre instable car moins denses que le pseudo-fluide dont ils subissent une poussée d'Archimède mais horizontale.

Il suffit de regarder le barycentre de la masse bleue par rapport au mur de gauche, il se déplace entre le début et la fin lorsque E n'est pas très petit.

Voilà une bonne idée.
Tu calcules de combien le barycentre s'est élevé et tu peux obtenir le travail à fournir (avec le poids de la masse bleue) pour cela.
Tu as donc le travail que doit fournir une force sur la distance de déplacement. Certes, la force n'est pas constante mais tu as ta réponse à la question de base.

[PA5CAL]

À toutes fins utiles, on peut rappeler que :
- lorsque le déplacement est perpendiculaire à la force exercée, le travail de celle-ci est nul
- ce travail est une valeur arithmétique (positif pour un sens de déplacement, négatif dans le sens opposé)
- les volumes en bleu sur les schémas de droite et de gauche sont identiques.

...

[yy527]

Bonjour,

Obi76: merci pour les news

Pa5cal: les sphères sont sans masses pour simplifier les calculs, je n'en ai pas besoin. Mais j'ai besoin d'une pression comme il y a dans l'eau sous gravité, donc j'attire avec des ressorts. L'avantage par rapport à des molécules d'eau sous gravité c'est que je peux avec des ressorts changer l'orientation de l'attraction lors de la déformation du récipient. Je comprends qu'on peut simplifier en disant le système est clos et donc la somme de l'énergie est constante mais je cherche aussi mon erreur.

Sitalgo:

"OK, en se basant sur quoi ? c'est un secret ?"
Je me base sur les énergies de rotation des murs latéraux, du déplacement du mur du bas, de la modification des longueurs des ressorts et de leur déplacement latéral (barycentre par rapport au mur de gauche)

"Et pourquoi se décaleraient-elles toutes seules ? Le schéma de gauche représente une plus basse énergie potentielle qu'à droite…"
Oui, à droite, les ressorts ont gagnés en longueur, mais il faut considérer le travail des murs. Sans les rectangles blanc, la somme de l'énergie est constante: ce que gagne le déplacement de la ligne verte du bas est perdu par la rotation des murs latéraux et de la perte de longueur des ressorts (sans les rectangles, les ressorts perdent de la longueur). Avec les rectangles blanc mais E très faible, la somme de l'énergie est conservée aussi, les ressorts gagnent en longueur, la ligne verte fournir de l'énergie mais la rotation des murs fait perdre ces énergies. Et il n'y a pas de déplacement du barycentre des sphères bleues par rapport au mur de gauche car E est très faible. Avec E grand, les sphères sont obligés d'être décalés, j'ai comme hypothèse que les volumes sont constants et que l'orientation des ressorts est la même pour tous à un instant donné, donc il faut sortir/entrer les sphères, c'est moi (enfin quand je dis moi, c'est un dispositif théorique parfait) qui les sort et les rentrent. Quand je sors/entre une sphère, il faut regarder 2 choses, la longueur du ressort et la différence de pression. La longueur du ressort est compté déjà dans le bilan avec E très faible mais je regarde aussi la différence de pression, et là, comme elles se déplacent vers la droite (à pression moindre) alors je récupère de l'énergie.

"… il faut donc fournir de l'énergie au bazar"
Non, il en gagne en trop mais même s'il en perdait comme il n'y a pas de friction ce ne serait pas normal

"Je note que les parois latérales doivent être soit élastiques soit à coulisses avec les frottements que cela entraîne (étanchéité)."
Oui, des joints et ça coulisse

"Le bazar gagne de l'énergie. Tu l'as dit toi-même en #1."
Ce que je veux dire c'est que j'ai trop d'énergie et je cherche ce qui en fait perdre dans la déformation

"Je suppose que dans le vrai bazar, A1 et un axe de rotation horizontal pour avoir une gravité normale qui ne change pas de direction."
Je ne comprends pas bien. L'orientation des ressorts changent, elle est comme les murs latéraux. A1 est bien un axe de rotation pour le mur.

"En haut à gauche aussi."
Non, en haut à gauche la pression n'est pas nulle. Regardez la ligne rouge, elle représente l'orientation des ressorts.

"Tu calcules de combien le barycentre s'est élevé et tu peux obtenir le travail à fournir (avec le poids de la masse bleue) pour cela.
Tu as donc le travail que doit fournir une force sur la distance de déplacement. Certes, la force n'est pas constante mais tu as ta réponse à la question de base. "
Je ne comprends pas, le déplacement du barycentres des sphères bleues me fournit de l'énergie mais dans quel mouvement je perds cette énergie ?

Pa5cal: dernier message, je suis d'accord avec vous, j'ai pris en compte cela.

Merci pour vos messages.

a+

[PA5CAL]

La pression dans l'eau (ou dans un autre fluide) s'exerce dans toutes les directions. Donc a priori, des ressorts (qui exercent une force directionnelle) ne peuvent pas simuler correctement une telle situation.

Moyennant certaines hypothèses, ces ressorts pourraient à la rigueur rendre compte des forces de pression relativement à une direction. Mais tout raisonnement les impliquant dans une direction différente serait erroné. Évoquer un changement d'orientation de ces ressorts risque aussi de ne pas être très pertinent.


Si l'on doit considérer les zones bleues comme un fluide réel avec des caractéristiques classiques (notamment pourvu d'une masse et présentant donc un poids), du point de vue des énergies tout ce qu'on peut constater entre les schémas de gauche et ceux de droite est un déplacement d'une partie du fluide bleu du bas vers le haut et une descente des parties blanches. L'énergie potentielle du fluide bleu augmente et celle des parties blanches diminuent.

En appliquant le théorème d'Archimède, on peut calculer la variation globale d'énergie potentielle du dispositif, qui correspond à la différence entre le travail du poids du fluide bleu et celui du poids des parties blanches :

∆E_p = (M_bleu-M_blanc)·g·∆h_bleu

avec :
- M_bleu la masse de fluide bleu
- M_blanc la masse des parties blanches
- g la constante de gravitation
- ∆h_bleu la variation de hauteur du centre de masse du fluide bleu

En l'absence de frottements, la différence entre la somme de cette variation d'énergie potentielle et de la variation d'énergie cinétique du dispositif correspond au travail des forces extérieures appliquées sur les parois mobiles. Notamment, si aucune force extérieure n'est appliquée sur les parois, alors le dispositif se déforme en prenant de la vitesse.

[yy527]

Bonjour,

"La pression dans l'eau (ou dans un autre fluide) s'exerce dans toutes les directions. Donc a priori, des ressorts (qui exercent une force directionnelle) ne peuvent pas simuler correctement une telle situation."
La gravité le fait bien pourtant. Je trouve bien avec des calculs (posté sur une autre question) la somme de l'énergie constante, que ce soit sans objet blanc, avec un objet blanc fixe ou avec un objet blanc en rotation.

Oui, il n'y a pas de frottement ni de vitesse, je suppose qu'un dispositif externe théorique et parfait contrôle le dispositif en question. Le fait de ne pas avoir de masse supprime le problème des vitesses, quantités de mouvement, etc. C'est plus simple.

"En appliquant le théorème d'Archimède"
Oui, c'est applicable mais il faut bien faire attention que l'orientation de l'attraction change. L'attraction est identique aux murs latéraux.

La zone bleue est comme un fluide mais sans masse et sans friction. Ce fluide subit une attraction comme le ferait la gravité mais à l'aide de ressorts et les ressorts changent d'orientation.

L'orientation des ressorts changent dans le temps mais ils sont à chaque instant les mêmes. Comme cela je peux utiliser les lois simples de pression d'un fluide sous gravité même si ce n'est pas la gravité qui est la cause de l'attraction.

a+

[coussin]

Clairement, vous ne comprenez pas ce qu'est la pression...
Dans l'absolu, la pression s'exerce dans toutes les directions. S'il y a un gradient de densité, comme l'impose par exemple un champ de gravité, une force résultante apparaît (la poussée d'Archimède). C'est ce gradient de densité qui introduit une direction privilégiée et brise l'anisotropie; condition sine qua non pour qu'une force résultante non nulle survive.
Je ne comprends rien à vos sphères bleues. Dites que c'est de l'eau et basta (pourquoi compliquer inutilement?). Spécifiez alors s'il y a quelque part un gradient de densité pour savoir s'il y a des forces de poussées d'Archimède.

Avec des phrases sibyllines genre "Ce fluide subit une attraction comme le ferait la gravité" qui ne veulent strictement rien dire, on est pas sorti de l'auberge...

[PA5CAL]

"La pression dans l'eau (ou dans un autre fluide) s'exerce dans toutes les directions. Donc a priori, des ressorts (qui exercent une force directionnelle) ne peuvent pas simuler correctement une telle situation."
La gravité le fait bien pourtant. Je trouve bien avec des calculs (posté sur une autre question) la somme de l'énergie constante, que ce soit sans objet blanc, avec un objet blanc fixe ou avec un objet blanc en rotation.

Ici j'ai bien parlé des forces de pression qui, contrairement à la seule gravité qui se limite à l'action à distance de la Terre sur les molécules du fluide, rend également compte des interactions entre ces molécules et celles qui les entourent.

Si les ressorts ne simulent que le poids des molécules, alors il manque quelque chose pour rendre compte des forces de pression. Et s'ils simulent l'ensemble des forces, alors il faut déterminer sérieusement le sens et la valeur de celles-ci, et non pas partir sur des hypothèses qui s'avèrent fausses.

Le fait de ne pas avoir de masse supprime le problème des vitesses, quantités de mouvement, etc. C'est plus simple.

Ça supprime surtout un élément essentiel à la réflexion, et induit un risque élevé de faire des erreurs.

"En appliquant le théorème d'Archimède"
Oui, c'est applicable mais il faut bien faire attention que l'orientation de l'attraction change. L'attraction est identique aux murs latéraux."

Il conviendrait d'utiliser le vocabulaire adapté pour qu'on se comprenne. Qu'entendez-vous par "identique" ? "Parallèle" ? "Perpendiculaire" ? "Inchangée entre les deux situations" ?

Le fait est que, s'agissant d'un fluide, les forces que celui-ci exerce sur les parois sont perpendiculaires à celles-ci, et augmentent avec la profondeur. Notamment :
- la somme de ces forces sur les parois latérales se compensent,
- la différence entre les forces exercées sur la paroi inférieure et celles exercées sur la paroi supérieure correspond au poids de la colonne de fluide (réelle ou fictive) de hauteur équivalente à la distance séparant ces parois.

[PA5CAL]

La somme des forces exercées par le fluide sur les parois latérales est nulle, mais leur moment ne l'est pas quand ces parois ne sont pas verticales :
- si les parties blanches ont une masse volumique plus élevée que le fluide bleu, alors ce moment tend déplacer ces parois vers la verticale, qui correspond à une position d'équilibre stable ;
- si les parties blanches ont une masse volumique plus faible que le fluide bleu, alors ce moment tend éloigner ces parois de la verticale, qui correspond à une position d'équilibre instable.

Le maintien des parois latérales dans une position non verticale doit être assurée par le moment d'une force extérieure. Lors du déplacement, l'énergie reçue ou perdue par le système (i.e. la variation de son énergie interne) correspond au travail de cette force.

[PA5CAL]

Le maintien des parois latérales en position non verticale peut bien évidemment aussi résulter d'une arrivée en butée des parties blanches dans le cas où leur masse volumique est plus faible que celle du fluide bleu.

[yy527]

Bonjour,

Coussin: je n'ai pas votre niveau de vocabulaire et je préfère expliquer avec mes mots que d'utiliser d'autres que je ne maîtrise pas car ça risque d'être encore moins compréhenssible. Les sphères bleues, c'est pas de l'eau ce sont de très petites sphères, et je les attire à partir de la ligne verte. Pas de masse et pas de friction.

Pa5cal: l'orientation des ressorts au début est à 45° par rapport à l'horizontale, ensuite, l'orientation passe progressivement à 90° par rapport à l'horiztonale. La ligne rouge indique l'orientation des ressorts.

"Ici j'ai bien parlé des forces de pression qui, contrairement à la seule gravité qui se limite à l'action à distance de la Terre sur les molécules du fluide, rend également compte des interactions entre ces molécules et celles qui les entourent."
Ah non, effectivement, je n'ai pas besoin d'une attraction sphère_bleu/sphère_bleu qui serait de toutefaçon très faible par rapport à l'attraction du ressort. Donc, oui, mon dispositif est encore plus simple.

"Il conviendrait d'utiliser le vocabulaire adapté pour qu'on se comprenne. Qu'entendez-vous par "identique" ? "Parallèle" ? "Perpendiculaire" ? "Inchangée entre les deux situations" ?"
L'orientation des ressorts est à 45° par rapport à l'horizontale au départ (comme les murs latéraux), ensuite les murs latéraux tournent autour de A1 et A2 et l'angle passe de 45° à 90° par rapport à l'horizontale pour les murs latéraux comme pour les ressorts.

"Si les ressorts ne simulent que le poids des molécules, alors il manque quelque chose pour rendre compte des forces de pression. "
Ah bon et quoi ?

"La somme des forces exercées par le fluide sur les parois latérales est nulle"
Non, l'orientation des ressorts est de 45° au départ, donc la force à gauche est beaucoup plus importante qu'à droite.

"si les parties blanches ont une masse volumique plus élevée que le fluide bleu"
Les parties blanches ne sont pas attirées du tout, elles reçoivent simplement une poussée d'archimède, venant des sphères bleues.

Je suis bien conscient que vous faites un effort pour me comprendre et je vous en remercie.

a+

[PA5CAL]

Si l'on en croit cette hypothèse :

je remplace la gravité par des ressorts, les molécules d'eau par des sphères, cela me simplifie les calculs.

alors il faudrait que les ressorts restent verticaux, comme la force de gravité qu'ils sont censés représenter. Il ne pourraient donc pas être inclinés de 45° au départ.

Dans l'hypothèse où les ressorts représenteraient à la fois la force de gravité et les forces de pression, alors l'orientation de ces ressorts ne peut certainement pas atteindre :

90° par rapport à l'horizontale pour les murs latéraux

l'orientation des ressorts est de 45° au départ, donc la force à gauche est beaucoup plus importante qu'à droite.

Cela ne correspond à rien du point de vue physique.

En fait de simplification, les ressorts supposément équivalents à un phénomène physique ne font qu'introduire une erreur d'appréciation dans le bilan des forces du système et dans les conclusions qui en découlent.

Pour utiliser ces ressorts, il conviendrait de définir précisément et clairement ce qu'ils représentent, en utilisant le vocabulaire technique qui convient, puis n'en tirer partie que dans le respect des lois physiques attachées à ce qu'on a décidé qu'ils représentaient.

[PA5CAL]

Le mieux serait bien entendu de laisser tomber cette tentative malheureuse de simplification pour réaliser une étude normale et sérieuse du dispositif (dont j'ai déjà donné les grandes lignes).