Propulsion dans l'espace...

[invite9554b1e8]

Bonjour,


Je me pose une question et les rapides recherches que j'ais effectuées ne m'ont rien donné, enfin rien d'abordable a mon niveau.

Voila dans le vide spacial, comment propulse-t-ons un vaisseau/sattelite/etoile noire/autre...
Car le propre du vide c'est qu'il est...vide, je vois donc mal comment se deplacer dans un tel milieu.

Les reacteurs et autres type avion sont definitivement a ecarter car brasser du vide c'est pas top...

Reste les systemes a combustion style hydrogene/oxygene mais je vois mal sur quoi le vaisseau "s'appuie" pour avancer.
Peut etre sur de la matiere qu'il vien d'expulser ? et ainsi de suite ? l'onde de choc envoyant la matiere que le vaisseau laisse derriere lui et l'accelerant ainsi ? (houla c'est dur a expliquer... )

Enfin je comprend pas trop comment ca marche donc si quelqu'un pouvait eclairer ma lanterne ca serait sympa.
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[invite88ef51f0]

Salut,
Ca marche sur le principe de la réaction : si tu exerces une force sur un corps, celui-ci exerce une force opposée sur toi (pousse une table en étant sur des rollers pour t'en convaincre). La fusée (ou l'avion à réaction) expulse des gaz chauds à grande vitesse, et est poussée de l'autre côté (un peu comme un pompier qui recule quand il allume sa lance à incendie).

[invite8241b23e]

C'est le principe de la conservation de la quantité de mouvement p :



Imagine donc qu'au départ, ton système a une vitesse nulle. p est donc nul. Si tu expulses de la matière, celle-ci aura une vitesse v₁, et donc une quantité de mouvement. Pour "équilibrer", pour que la quantité de mouvement totale soit nulle, il faut que l'objet qui expulse cette matière atteigne une vitesse v₂ telle que :

[invitea3eb043e]

Pour dire la même chose avec d'autres mots, on peut dire que la poussée d'une fusée s'exerce via les gaz chauds qui appuient sur la chambre de combustion. Le fait que la chambre de combustion soit ouverte vers le bas fait que de ce côté-là les gaz chauds n'appuient pas, d'où un déséquilibre de forces qui pousse vers le haut.
Pour faire le calcul, il est plus simple d'utiliser la conservation de la quantité de mouvement, mais l'idée est la même, bien entendu.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite808e5302]

C'est une idée très répandue mais fausse qu'il faut systématiquement s'appuyer sur quelque chose pour avancer. Les gaz d'une fusée ne s'appuyent pas sur la tuyère non plus. D'ailleurs, une fusée pourrait très bien voler sans la tuyère. Elle n'est là que pour concentrer les gaz et en donner une direction. C'est comme quand on tire avec un fusil ou que l'on ouvre trop fort le tuyau d'arrosage. La balle ne s'appuye sur rien et l'eau non plus. C'est l'action de tirer la balle ou d'ouvrir le robinet qui donne le recul. La fusée, c'est le même principe.

[invitea3eb043e]

Les gaz d'une fusée ne s'appuyent pas sur la tuyère non plus. D'ailleurs, une fusée pourrait très bien voler sans la tuyère.

Ils ne s'appuient pas sur la tuyère, mais sur la chambre de combustion, de l'autre côté ! Encore une fois, c'est une question de point de vue.
Si on ne met pas de tuyère mais que les gaz sortent de partout (genre explosion), on n'avance pas. La présence de la tuyère donne effectivement une direction aux gaz d'échappement, si bien que les forces de pression sur l'ensemble chambre - tuyère ont une résultante à l'opposé de cette direction d'éjection.

[yat]

(un peu comme un pompier qui recule quand il allume sa lance à incendie).

Un pompier recule quand il allume sa lance à incendie ? L'eau est propulsée par la pompe, pas par le tuyau. Le tuyau en lui-même n'a absolument pas besoin d'exercer sur l'eau une force vers l'avant. Au contraire il exercera des forces de frottements, vers l'arrière. L'effet d'inertie que subira le tuyau, c'est qu'il cherchera à se redresser parce que l'eau cherche à aller tout droit.

[invite8241b23e]

Un pompier recule quand il allume sa lance à incendie ?

Au moment où il l'allume, oui, logiquement. Imagine que l'eau est sous pression mais stagnante. Dès que tu ouvres, elle est propolsée vers l'avant, donc le pompier recule...

[yat]

Au moment où il l'allume, oui, logiquement. Imagine que l'eau est sous pression mais stagnante. Dès que tu ouvres, elle est propolsée vers l'avant, donc le pompier recule...

Je vois toujours pas, non...
A aucun moment l'eau ne s'appuye sur le bout du tuyau pour se propulser en avant. La pression qui la propulse vient de l'autre extrémité du tuyau, dans la pompe. En faisant un shéma et un bilan des forces, j'ai bien du mal à comprendre comment le tuyau pourrait subir une poussée vers l'arrière.

[invite8241b23e]

On a jamais dit que l'eau "appuyait" sur le bout du tuyau.

Imagine le tuyau sous pression, mais fermé à son extrémité. En simplifiant un peu, tu es d'accord que la quantité de mouvement est nulle, puisque l'eau stagne ?

Quand le pompier ouvre l'extrêmité du tuyau, l'eau sort avec une certaine vitesse ? Si le pompier ne recule pas, la quantité de mouvement n'est pas conservée.

[yat]

On a jamais dit que l'eau "appuyait" sur le bout du tuyau.

Pourtant si le pompier recule c'est que le bout du tuyau (celui auquel il s'accroche) subit une poussée vers l'arrière. Il faut bien qu'il y ait quelque chosse qui crée cette poussée.

Imagine le tuyau sous pression, mais fermé à son extrémité. En simplifiant un peu, tu es d'accord que la quantité de mouvement est nulle, puisque l'eau stagne ?

Pas de problème

Quand le pompier ouvre l'extrêmité du tuyau, l'eau sort avec une certaine vitesse ? Si le pompier ne recule pas, la quantité de mouvement n'est pas conservée.

Pas d'accord : je ne vois pas pourquoi tu considères la quantité du mouvement du système pompier + eau : ce système n'est pas isolé. Si on imagine que le tuyau est à peu près droit, c'est la pompe, solidaire du camion, qui va assumer toute cette quantité de mouvement. Le tuyau, lui, ne va en aucun ca exercer une poussée sur l'eau dans le même sens que le déplacement de l'eau, ça n'aurait pas de sens. La seule poussée longitudinale qu'il va donc subir quand l'eau va accélérer, c'est le frottement, et ça va dans le même sens que l'eau.

[invitea3eb043e]

La confusion vient du fait qu'on ne précise pas si le tuyau est droit. S'il est droit y compris dans la main du pompier, celui-ci ne ressentira rien (on néglige les effets de viscosité).
S'il y a un coude, c'est là qu'il faut regarder les forces.
Les forces résultent de la pression de l'eau. Tant que le robinet est fermé, pas de problème :les pressions s'équilibrent dans toutes les directions : pas de force.
Si on ouvre le robine, regarde le coude à l'opposé du jet : il y a de la pression et rien en face, d'où une force.
La force qui s'exerce sur les coudes (ça vaut aussi pour les autres, mais moins à cause de la perte en charge) finit par ébranler le tuyau et ça se ressent.