Salut !
Suite à la discussion sur la survie dans l'espace, je me pose une nouvelle question :
En cas de dépressurisation d'un vaisseau spatial, y'a t'il un courant d'air capable de tout arracher comme on le voit au cinéma (Alien 4 par exemple) ou est ce encore un mythe ?
Envoyé par Lord M
Ça me parait tout à fait plausible et logiquement à "l'équilibre" (en imaginant un vaisseau infiniment grand) ça doit atteindre la vitesse du son, soit un courant d'air à mach 1...
a+
Salut !
Mach 1 ca fait beaucoupPourrais tu détailler la manière dont tu obtient cette valeur ?
Ca dépend sûreùent de la taille du trou...
Euh, c'est pas du vide dans l'espace?
Il ne peut pas avoir de l'air donc...
Bonjour Lord M,
Votre problème est assez sympa et m'a fait revisiter mon cours d'aérodynamique des cadets de l'air...
Pour le résoudre, je vais utiliser la seconde loi de Brenouilli qui nous dit que Ptotale = Pdynamique + Pstatique = Constante avec Pdynamique = Pstatique*V²
Pour que le problème soit plus facile à résoudre, je vais faire pas mal de supposition:
La résultante des forces exercées sur le vaisseau à tout moment durant l'expérience reste nulle
La Ptotale reste égale à 1013hPa (1atm.) à l'intérieur du vaisseau grâce à un dispositif quelconque qui n'influence pas le calcul. (donc on rajoute de l'air dans le vaisseau durant l'expérience)
La Pstatique au niveau du trou est égale à 1Pa
Le comportement de l'air dans ce vaisseau durant l'expérience répond à la loi des gaz parfaits...
Nous pouvons donc établir cette équation:
101300 = 1*V² + 1 <=> 101299 = V² <=> V = 318.27m/s ce qui fait un peu moins que Mach1
Néanmoins, tout mon calcul est basé sur une grosse supposition càd la pression au niveau du trou...
Tout d'abord, le vide intersidéral n'est pas parfait, c'est une vide résiduel... Ensuite, nous parlons ici de la vitesse d'écoulement de l'air qui sort du vaisseau. D'accord, la pression statique aux alentours de la fuite descend très rapidement, mais elle n'est pas négligeable...
déso, je me suis planté dans une formule
Pdynamique = 1/2*V²*ro
et comme je ne connais pas ro pour le moment...
La réponse sera pour plus tard...
Rhâ, ça chipote, là. La pression résiduelle de l'espace ça doit influer sur la six ou septième décimale dans n'importe quel calcul
A mon avis c'est encore négligeable, mais le pb théorique est intéressant. On a une bulle d'air dont le diamètre croit à mach 1 a peu près et dans lequel on injecte de l'air par un petit trou. Un genre de pb de baignoire qui se remplit et qui se vide en même temps.Ensuite, nous parlons ici de la vitesse d'écoulement de l'air qui sort du vaisseau. D'accord, la pression statique aux alentours de la fuite descend très rapidement, mais elle n'est pas négligeable...
a+
Salut !
Mach 1 ca fait beaucoup
Je prend le point de vue d'une molécule d'air située devant le trou.
A ma gauche, des copines.
A ma droite, l'infini
Si ma vitesse me dirige vers mes copine, ça finira dans un choc
Si ma vitesse me dirige vers l'infini mon mvt est galliléen.
D'où mouvement d'ensemble vers la droite à la vitesse moyenne d'agitation des molécule.
a+
Si je comprend bien, la vitesse du son dans l'air, c'est la vitesse moyenne de l'agitation des molécules ?
Mais dans un solide, c'est quoi qui définit la vitesse du son alors ?
Farpaitement. Chaque molécule passe l'info à sa voisine en rentrant en contact avec elle après un temps de vol qui n'est pas nul et lui transmet par choc un surplus d'impulsion. Le signal se propage donc à la vitesse moyenne qui agite de ce petit monde.
La vitesse moyenne d'agitation, tout pareil. La différence avec le gaz, c'est que les atomes conservent une position moyenne, ils ne diffusent pas (ou peu). L'énergie cinétique d'oscillation autours de cette position c'est leur température. Cette agitation désordonnée provoque des chocs dont certains, inélastiques, se traduisent par des changement de niveau électronique d'où émission d'un rayonnement proportionnel à la puissance quatrième de la température. L'étalement du spectre d'un rayonnement thermique s'explique d'ailleurs par la dispersion des vitesses. C'est un des grand succès de la thermodynamique statistique. En outre comme les chocs sont bien plus nombreux dans un solide que dans un gaz, le solide émet plus efficacement, à masse égale.Mais dans un solide, c'est quoi qui définit la vitesse du son alors ?
Mais bref je me demande pourquoi je te raconte tout ça, lol. Disons que ça me passait par la tête au moment où je te l'expliquais
a+
Dernière modification par Gilgamesh ; 24/06/2005 à 19h59.
Bon, déso de devoir te contredire, mais ton raisonnement m'a l'air un peu foireux...
D'abord, il n'y pas de limite à la vitesse des molécules à part la vitesse de la lumière, donc ton mach1...
De plus, (passons à la pratique) comment expliquerais-tu ainsi les vitesses d'écoulement obtenues dans certaines souffleries qui sont de l'ordre de Mach7... (et dont le fonctionnement n'est pas si éloigné de notre situation de fuite dans un vaisseau spatial)
Alors, je crois que mon raisonnement est un peu plus rigoureux... même si il n'est pas encore complet (ça va venir)
Mon explication de la transmission du son n'est pas terrible, voire enduiseuse d'erreur, j'y reviendrais mais là pas le temps, c'est vendredaÿ
a+
-- Chui ok, y'a bien sur des molecule qui difusent plus vite vers l'extérieur à des vitesse (presque) aussi grande que l'on veut, mais ces molécule sont située à la frontière de la bulle de gaz qui s'expend, sur un épaisseur qui n'excede pas qq libre parcours moyen. Le flux moutonnier des mlc, à l'intérieur de la pièce, ne peut progresser vers la sortie plus vite que la vitesse moyenne. Imagine une grande cohue dans laquelle tous vont dans une direction hasardeuse. Certain pouf ! disparaissent dans le trou, où leur mvt devient alors rectiligne uniforme vers l'infini. Il libèrent de la place et le flux moutonnier progresse, avec un certaine "difficulté" (viscosité).
De plus, (passons à la pratique) comment expliquerais-tu ainsi les vitesses d'écoulement obtenues dans certaines souffleries qui sont de l'ordre de Mach7... (et dont le fonctionnement n'est pas si éloigné de notre situation de fuite dans un vaisseau spatial)
Très juste, je prédis que dans ce cas là, instaurer un vide dans un conduit ne permet pas de dépasser mach1. Pour aller plus loin, il y a je pense 2 solutions :
- une turbine pour accélérer l'air devant l'échantillon (mais avec des pales hypersoniques... euh ça doit pas le faire)
- un convergent ---> + simple !
Ton raisonnement relève de la physique mathématique et certainement il a l'avantage de pouvoir calculer avec une certaine précision y compris en intégrant la dynamique du phénomène. Mon raisonnement est simplement phénoménologique et l'avantage c'est qu'il n'a pas besoin de calculer pour trouver un résulat numériquement plausibleAlors, je crois que mon raisonnement est un peu plus rigoureux... même si il n'est pas encore complet (ça va venir)
a+
Bon, je crois que j'ai compris le truc... dis moi si j'ai tort:
Moi je parle de la vitesse d'écoulement du flux d'air au niveau du trou tandis que toi tu parles de la vitesse à laquelle se propage l'onde de choc dans l'air du vaisseau, qui accompagne l'ouverture du trou et le début de l'écoulement...
Si tu parles de cela, alors je suis entièrement d'accord pour la vitesse de Mach1, on ne peut plus logique dans le cas de la vitesse de progression d'une onde de choc. (avec observateur qui se déplace à la même vitesse que la masse d'air qui n'a pas encore été traversée par l'onde...)
Justement, dans notre cas, si tu connais un peu la seconde loi de Bernouilli, tu peux en conclure que je suppose un au moins un "effet convergent"
Pour les souffleries... les pales hypersoniques effectivement ça ne marche pas et les turbines perturberaient fortement les données des essais donc c'est bien le convergent qui est toujours utilisé...
Nous sommes ok. Reste quand même pour rester précis un question de vocabulaire : une onde de choc c'est une surpression qui se propage plus vite que le son et la discussion qui précède nous a entre autre permis d'être d'accord sur le fait qu'en revanche une dépression ne peut se déplace à plus de Mach 1. Faire le vide, c'est laisser aux molécules toute la place pour sortir ; elles le font à leur vitesse propre, qui est élevée à la température supposée du vaisseau, mais pas plus. La seul solution pour les faire sortir plus vite, ce serait d'augmenter le nombre de Mach, donc de chauffer l'air.
a+
Des convergents, c'est bien ça, j'avais d'ailleurs un vague souvenir de la chose. C'est sympa de le redécouvrir à partir d'un problème tout autre
Pour ce qui est de la relation entre la transmission du son et la vitesse moyenne, une façon plus exact d'en rendre compte à mon avis c'est ça :
une membrane, se déplaçant à une vitesse infra-sonique, comme la lame d'un bulldozer ratroupe les molécules d'air dans une épaisseur d'espace devant elle. Durant l'établissement du phénomène certaines se cassent, certaines sont trop lentes pour s'enfuir, certaines vont même vers la muraille. La largeur de l'épaisseur de la surpression (la longueur d'onde) est liée au rapport entre la vitesse de la membrane et la vitesse des molécules.
Etk, le bilan net c'est que, dans une certaine épaisseur d'air, se trouve rassemblée une surpopulation de molécules qui ont vocation, étant données l'intensité et la fréquence des chocs qui les projettent les unes contre les autres, à évacuer la zone. Se faisant, et un peu toutes en même temps, elles vont surpeupler la zone immédiatement adjacente de part et d'autre et le son va ainsi se propager dans les 2 directions. Dans toutes les direction, en fait, vu que la cohue des molécules redistribue toutes les vitesses dans toutes les direction.
Quand la membrane recule, elle crée un appel d'air, donc une épaisseur dépeuplée provisoirement, mais qui se repeuple d'autant plus facilement que le segment antérieur est surpeuplé.
Puisque le mouvement est infrasonique, quand la membrane ré-avance l'équilibre est déjà réinstauré devant elle et le phénomène se répète à l'identique.
C'est donc plus une question "démographique" (concentration moélculaire qui progresse de compartiment en compartiment) qu'une question de transmission de quantité de mvt, même si dans l'explication microscopique tout procède de cela.
a+
Dernière modification par Gilgamesh ; 25/06/2005 à 15h53.
Merci à tous pour vos réponses, et surtout a Gpilot pour les calculs.
Si mes souvenirs sont bons, les gaz parfaits sont incompressibles. On doit donc pouvoir faire le parallèle avec la mécanique des fluide et les écoulements. On obtiendrait ainsi un débit (vitesse*section du trou), ce qui permettrait de voir plus clair dans les ordres de grandeur (par exemple à quelle vitesse va se vider le vaisseau, etc...).
Par contre je m'interroge sur la force que génerera un tel phénomène. Celle ci serait elle suffisante pour tout arracher, ou pourra t'on l'arreter simplement en posant sa main sur le trou ?
Avec un trou de 1cm², en utilisant dF=PdS, je trouve une force de 10N...or il me semble que je ne suis pas du tout au bon ordre de grandeur ! (je me souviens de l'expérience des deux-demi sphères avec un vide partiel tractées par des chevaux...)
J'ai envie de dire : groumph ? Pouvez vous me dire où est mon erreur ?
Bon, je n'ai toujours pas trouvé les données nécessaires pour terminer mon calcul mais au feeling on peut dire que la vitesse d'écoulement de l'air va être assez impressionnante. Quand on sait que les rafales qui dépassent les 300km/h sont assez destructrices, la force dégagée par l'évacuation de l'air sera assez importante... (Il ne faut pas considérer uniquement la force exercée quand le trou est bouché comme l'a fait Disciplus_simplex car lorsque le trou est ouvert, l'air accélère en direction de ce trou et accumule de l'énergie cinétique...)
Pour la main sur le trou, considère que tu es composé à 70% d'eau, et qu'à une pression extérieure presque nulle l'évaporation de celle-ci est instantannée... Tu peux toujours essayer, mais ça va être gore...
Pour ton équation, Disciplus_simplex, j'ai l'impression que tu utilise la formule Pression = Force/Surface (Une prochaine fois, explique le calcul et la signification de toutes les abréviations...)
Avec P = 1013.2hPa et S = 1/100*100m² = 1*10^-4m²
On obtient l'équation 101320*10^-4 = F <=> F = 10.32N càd la même réponse que toi... Cela peut paraitre peu mais ça fait 1.05kg exercé sur une petite surface, et c'est parfaitement dans l'ordre de grandeur de l'expérience des deux demi-sphères dont la surface totale doit faire au moins quelques m²... (un cheval c'est fort, mais pas tant que ça quand même...)
Là il faut faire attention car le débit va diminuer au fur et à mesure que le vaisseau se vide... Pour pouvoir faire mon calcul j'avais expressément spécifié que la pression interne au vaisseau devait rester la même, car si elle change, ton calcul change également...
Pour mon calcul justement, j'avais trouvé une valeur qui aurait pu convenir mais la réponse obtenue est aberrante donc je me suis soit trompé dans le calcul, soit trompé de valeur à utiliser... (ro peut avoir de nombreuses valeurs différentes selon la signification qu'on lui donne...)
Il y a eu y'a pas longtemps uen discussion a ce sujet et en fait le corps humain supporte _relativement_ bien l'absence de pression (le système circulatoire et les enveloppes parviennent a maintenir le contention). C'est bien sûr traumatisant (oedeme, nécrose...), et si ça plus de 5 minutes à mon avis ça va finir par être réellement gore, mais pas question pour autant d'une vaporisation instantanée comme dans Alien 4.Pour la main sur le trou, considère que tu es composé à 70% d'eau, et qu'à une pression extérieure presque nulle l'évaporation de celle-ci est instantannée... Tu peux toujours essayer, mais ça va être gore...
a+
D'accord, il n'y aura pas vaporisation instantannée, mais je crois quand même que ça va devenir dégueulasse bien avant 5minutes... Je dirais de l'ordre d'une vingtaine de secondes... Le temps que les capillaires commencent à se dilater salement, que les tissus commencent à se déchirer... (beurk)
Salut !
D'après les sources de l'autre thread sur le corps dans le vide, il faut justement pas mal de temps pour être sérieusement blessé. La peau et les vaisseaus sanguins peuvent résister facilement à de gros écarts de pression. Le premier danger auquel on s'exposerait en mettant sa main sur un trou dans la coque d'un vaisseau spatial serait le froid, bien avant la décompression (exemple du pilote qui avait perdu son gant lors de vols en très haute atmosphère).
Ce qui voudrait dire qu'on peut boucher un trou dans la coque d'un vaisseau spatial en y mettant sa main
Je reposte le lien, c'est vraiment intéressant :
http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/vacuum.html
D'ailleurs l'auteur y fait un petit calcul sur la dépressurisation d'un vaisseau, et il prend Mach 1 comme vitesse à la louche
Gonflé le mec...
En 1960, durant une mission de saut en parachute à haute altitude, il advint un incident d'exposition d'une partie du corps au vide quand Joe Kittinger Jt perdit la pressurisation de son gant droit durant l'ascention jusqu'à l'altitude de 34 km dans la nacelle non pressurisée d'un ballon. Malgré la depressurisation, il continua la mission et bien que sa main devint douloureuse et inerte, après son retour au sol, elle redevint normale.
Très bon lien, merci beaucoup
