Si une fusée décollait à une vitesse constante de 10m/sec...

[Youri Gagarine]

Bonjour,
Selon la théorie, il faut une vitesse de 11,2 km/sec pour qu'une fusée se libère de l'attraction terrestre.
Mais si on néglige la question de l'énergie, si une fusée décollait du sol à une vitesse constante de par exemple 10m/sec, elle s'élèverait régulièrement par rapport au sol finirait par se libérer de l'attraction terrestre après plusieurs années de voyage.
Est ce que le raisonnement est juste, dans la théorie. Parce qu'en réalité il faudrait beaucoup d'énergie pour ceci.
Merci pour vos explications.
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[Archi3]

la valeur de 11,2 km/s ne concerne que des projectiles qui ont une impulsion initiale, mais aucun moyen de propulsion propre : ils sont "balistiques" comme un boulet de canon. Evidemment leur vitesse ne va pas rester constante, elle va diminuer au fur et à mesure qu'ils s'élèvent : la valeur de 11,2 km/s est la vitesse limite au-dessus de laquelle la vitesse ne s'annule jamais et où ils s'échappent à l'infini.

Ca ne concerne pas des fusées qui ont un mode de propulsion propre. Dans ce cas il n'y a pas de vitesse minimale, toute vitesse, aussi petite soit elle, peut etre en théorie maintenue jusqu'à ce que la fusée s'échappe - si elle peut emporter assez d'énergie bien sûr.

[pm42]

La vitesse de libération de 11,2 km/sec, c'est au départ de la surface de la Terre. Elle baisse avec la distance de la dite surface et à 36 000 km d'altitude, elle ne vaut plus que 4,3 km/sec.

Donc dans le cas de ta fusée, il suffirait de couper le moteur dès qu'on a atteint le point où la vitesse est de 10 km/sec.

[Tawahi-Kiwi]

à une vitesse constante de par exemple 10m/sec, elle s'élèverait régulièrement par rapport au sol finirait par se libérer de l'attraction terrestre après plusieurs années de voyage.

Oui, une petite cinquantaine d'unite astronomique (donc quelque part dans la ceinture de Kuiper) et 10 m/s est alors suffisant pour s'echapper de l'attraction terrestre definitivement (a l'exclusion de toute le reste).

T-K

[A voir en vidéo sur Futura]

[Youri Gagarine]

Ca ne concerne pas des fusées qui ont un mode de propulsion propre. Dans ce cas il n'y a pas de vitesse minimale, toute vitesse, aussi petite soit elle, peut etre en théorie maintenue jusqu'à ce que la fusée s'échappe - si elle peut emporter assez d'énergie bien sûr.

Ok, compris, merci.
Si on pouvait décoller du sol à par exemple 0,1 km/sec, 360 km/h. Dans le cas du tourisme spatial, cela permettrait d'être dans la stratosphère en quelques minutes. Mais question énergie, ça donnerait quoi?

[Archi3]

ben ça dépend de la masse que tu fais décoller

[Youri Gagarine]

ben ça dépend de la masse que tu fais décoller

Il me semble qu'il arrive un moment où l'énergie, n'est nécessaire que pour "porter" la masse de carburant elle même. C'est exponentiel.

[RomVi]

Ok, compris, merci.
Si on pouvait décoller du sol à par exemple 0,1 km/sec, 360 km/h. Dans le cas du tourisme spatial, cela permettrait d'être dans la stratosphère en quelques minutes. Mais question énergie, ça donnerait quoi?

Bonjour

Tu peux utiliser l'équation de Tsiolkovski pour le déterminer. Il est un peu tard pour poser le calcul, mais intuitivement je suis près à parier que toute l’énergie disponible sur la planète n'y suffirait pas.

[Archi3]

euh... ça ne me parait pas très différent de la vitesse d'un hélicoptère, c'est pas si extraordinaire que ça quand meme !

[Youri Gagarine]

euh... ça ne me parait pas très différent de la vitesse d'un hélicoptère, c'est pas si extraordinaire que ça quand meme !

Oui, mais l'hélicoptère s'appuie sur l'air. A partir d'une certaine altitude, l'air devient trop rare et l'hélicoptère ne pourrait plus monter. Ou en faisant tourner les pales beaucoup plus vite, ce qui demanderait beaucoup plus d'énergie.
Idem, une fusée se propulse sur l'air, et moins il y a d'air, plus il lui faudra fournir d'énergie pour s'élever.

[Deedee81]

Salut,

Oui, mais l'hélicoptère s'appuie sur l'air. A partir d'une certaine altitude, l'air devient trop rare et l'hélicoptère ne pourrait plus monter. Ou en faisant tourner les pales beaucoup plus vite, ce qui demanderait beaucoup plus d'énergie.

Pas grave, on n'a pas l'intention d'aller dans l'espace en hélicoptère (déjà qu'on ne peut pas atteindre le sommet de l'Everest !)

Idem, une fusée se propulse sur l'air, et moins il y a d'air, plus il lui faudra fournir d'énergie pour s'élever.

Ah non, ça c'est faux, une fusée ne se propulse pas sur l'air. C'est du pur "conservation de la quantité de mouvement".

D'ailleurs il est faux aussi de dire que l'hélicoptère s'appuie sur l'air (un avion/planeur oui), il utilise l'air comme propulseur (ce qui n'est pas la même chose, là aussi c'est une histoire de conservation de la quantité de mouvement)
Sauf à la limite quand il chute avec rotor libre (ça limite la casse, c'est pas vraiment aussi bon qu'un planeur mais le malheureux pilote apprécie quand même ).
(idem quand une capsule rentre sur terre ou une sonde sur mars, il y a freinage aérodynamique)

[pm42]

déjà qu'on ne peut pas atteindre le sommet de l'Everest !

Presque : https://fr.wikipedia.org/wiki/Didier_Delsalle

[Deedee81]

Presque : https://fr.wikipedia.org/wiki/Didier_Delsalle

Wow ! Joli ! Merci.

Il quand même dû alléger son engin
(je sais que la plupart des hélicos atteignent péniblement le sommet de la cascade de glace après le camp de base (5500 m) )

[Youri Gagarine]

Impressionnant le posé sur le sommet de l'Everest. Encore une fois, un français.
https://youtu.be/WXNXSvnCtKA

Salut,
D'ailleurs il est faux aussi de dire que l'hélicoptère s'appuie sur l'air (un avion/planeur oui), il utilise l'air comme propulseur

Là je ne comprends pas trop: les pales de l'hélico se comportent comme une aile d'avion,c'est pour ça d'ailleurs que leur orientation s'inverse selon leur position pendant la rotation, pour qu'elles restent tout le temps porteuses.
Donc c'est la vitesse de la pale qui crée une sustention en s'appuyant sur l'air.
Non?

[Deedee81]

Là je ne comprends pas trop: les pales de l'hélico se comportent comme une aile d'avion,c'est pour ça d'ailleurs que leur orientation s'inverse selon leur position pendant la rotation, pour qu'elles restent tout le temps porteuses.
Donc c'est la vitesse de la pale qui crée une sustention en s'appuyant sur l'air.
Non?

J'ai été trop vite et tu as raison, les hélices assurent à la fois la propulsion (style "fusée" mais en poussant de l'air) et portance (et donc s'appuient sur l'air).

Excellent la vidéo, merci

[Archi3]

Oui, mais l'hélicoptère s'appuie sur l'air. A partir d'une certaine altitude, l'air devient trop rare et l'hélicoptère ne pourrait plus monter. Ou en faisant tourner les pales beaucoup plus vite, ce qui demanderait beaucoup plus d'énergie.
Idem, une fusée se propulse sur l'air, et moins il y a d'air, plus il lui faudra fournir d'énergie pour s'élever.

evidemment, je ne voulais pas dire qu'un hélicoptère pourrait atteindre la stratosphère, mais c'est juste un problème de remplacer le flux d'air engendré par les pales, par un flux de gaz envoyé par un moteur à réaction. La quantité d'énergie nécessaire n'a aucune raison d'être de plusieurs ordres de grandeurs supérieur !

[Deedee81]

evidemment, je ne voulais pas dire qu'un hélicoptère pourrait atteindre la stratosphère, mais c'est juste un problème de remplacer le flux d'air engendré par les pales, par un flux de gaz envoyé par un moteur à réaction. La quantité d'énergie nécessaire n'a aucune raison d'être de plusieurs ordres de grandeurs supérieur !

Un stratostère là avec des palles ça couterait en effet très chers en énergie (faudrait des pales énormes tournant trèèèèès vite). Mais pas avec une fusée of course.

[RomVi]

euh... ça ne me parait pas très différent de la vitesse d'un hélicoptère, c'est pas si extraordinaire que ça quand meme !

Ce n'est pas très différent de la vitesse ascensionnelle d'un hélico effet, mais le problème n'a strictement rien à voir...

[Ernum]

Ce n'est pas très différent de la vitesse ascensionnelle d'un hélico effet, mais le problème n'a strictement rien à voir...

D'autant que si pour l'hélico. ou l'avion (y compris à réaction) l'air est nécessaire, pour la fusée ça n'est que contrainte.

[Archi3]

Ce n'est pas très différent de la vitesse ascensionnelle d'un hélico effet, mais le problème n'a strictement rien à voir...

ca a un petit peu à voir dans la mesure où l'ascension est assurée en réaction avec un fluide éjecté vers le bas des un cas ce sont les pales qui créent le flux, dans l'autre un réacteur qui produit les gaz - mais il n'y a pas de raison que les besoins en énergie soient si différents que ça. D'ailleurs des avions à réaction peuvent atteindre la stratosphère.

[Liet Kynes]

Presque : https://fr.wikipedia.org/wiki/Didier_Delsalle

Il y a la vidéo sur youtube mise en référence dans le lien wiki: https://www.youtube.com/watch?v=WXNXSvnCtKA
Il est indiqué qu'il a fallu une météo favorable du fait de vents pouvant souffler jusqu'à 300km/h ..
HS ; cela m'a toujours laissé songeur de voir le nombre de personnes qui font encore l'ascension en sachant qu'ils croiseront les cadavres d'autres grimpeurs en chemin.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Green_Boots

[Arollencore]

une fusée se propulse sur l'air, et moins il y a d'air, plus il lui faudra fournir d'énergie pour s'élever.

Non, une fusée se propulse seule, et l'air extérieur n'est en rien un "appui" pour elle, c'est au contraire un frein.

evidemment, je ne voulais pas dire qu'un hélicoptère pourrait atteindre la stratosphère, mais c'est juste un problème de remplacer le flux d'air engendré par les pales, par un flux de gaz envoyé par un moteur à réaction. La quantité d'énergie nécessaire n'a aucune raison d'être de plusieurs ordres de grandeurs supérieur !

Qu'il s'agisse d'un rotor, d'une hélice, d'un réacteur d'avion ou d'un moteur fusée, la poussée sera toujours égale au produit d'un débit massique par une vitesse d'éjection.

Pour une même force, si j'envoie une très grande masse à une vitesse relativement faible (hélicoptère) j'ai besoin de moins d'énergie que d'envoyer une faible masse à haute vitesse (fusée), parce que, si la force de poussée est un débit massique fois une vitesse d'éjection, donc, quelque part une masse fois une vitesse, l'energie (des gaz éjectés) elle, est en 1/2 mV², ce qui signifie que je peux produire la même force en doublant la vitesse d'éjection, tout en divisant par deux le débit mais ça demande le double d'énergie (à cause du carré)....

[Deedee81]

Salut,

Bon, les gars, tout ça c'est du vent (sic) et la fusée à hélice, hein ?

[RomVi]

ca a un petit peu à voir dans la mesure où l'ascension est assurée en réaction avec un fluide éjecté vers le bas des un cas ce sont les pales qui créent le flux, dans l'autre un réacteur qui produit les gaz - mais il n'y a pas de raison que les besoins en énergie soient si différents que ça. D'ailleurs des avions à réaction peuvent atteindre la stratosphère.

Tu dois avoir raison, on s'emm.... à utiliser des fusées alors qu'il suffirait d'un hélicoptère ; tu devrais faire part de ta découverte aux autorités compétentes.

[Archi3]

tu n'as pas compris ma remarque, comme j'ai dit un hélicoptère n'atteindra jamais la stratosphère, et effectivement comme le dit Arollencore , un système d'éjection aura une poussée supérieure avec une vitesse plus grande ... mais le rapport des vitesses des fluides entre un hélicoptère et une fusée est très loin du rapport entre la puissance d'un hélicoptère et la puissance totale consommée dans le monde, c'est ton estimation qui est fantaisiste ...

[RomVi]

C'est toi qui n'a rien compris :
- Ta comparaison avec un hélicoptère est grotesque, car il s'agit d'une problématique différente, ici on parle d'un aéronef capable d'aller dans l'espace, disons au minimum à 100km d’altitude.
- Le seul moyen d'y parvenir (en l'état actuel de nos connaissances) est d'utiliser la poussée d'un ergol
- Dans le cas d'une propulsion par ergol la consommation de carburant dépend de la masse utile, et de l'accélération. Plus l’accélération est faible, et plus on va consommer de carburant pour effectuer le travail, et donc la charge de carburant augmente, que qui complique encore le travail.
- Dans le cas d'une vitesse ascensionnelle aussi faible (pour rappel 10 m/s) et constante la masse de carburant tend vers l'infini, quand je dis que l’énergie disponible sur terre n'y suffirait pas je suis bien en dessous de la réalité.
- Enfin si tu veux t'en persuader il suffit d'appliquer l'équation de Tsiolkovski ; pourquoi ne pas l'avoir fait ?

[Archi3]

- Dans le cas d'une vitesse ascensionnelle aussi faible (pour rappel 10 m/s) et constante la masse de carburant tend vers l'infini, quand je dis que l’énergie disponible sur terre n'y suffirait pas je suis bien en dessous de la réalité.
- Enfin si tu veux t'en persuader il suffit d'appliquer l'équation de Tsiolkovski ; pourquoi ne pas l'avoir fait ?

je ne l'ai pas fait parce qu'il n'y avait pas de problème numérique, mais on peut le faire si tu veux : tu prends quelle vitesse d'éjection des gaz ?

d'autre part on ne parlait pas d'aller à 100 km d'altitude mais dans la stratosphère qui peut commencer vers 12 km, ça ne prend donc que 1200 s donc 20 minutes à 10 m/s , ou 2 minutes à 0,1 km/s comme dans le message auquel tu as répondu.

[invite1a73c863]

Bonjour,

Plus l’accélération est faible, et plus on va consommer de carburant pour effectuer le travail,

Pour voir cela (juste cette notion spécifique), peut-être utiliser une image basique peut convenir :
Lorsqu'un bateau veut remonter le courant, un courant de 5 noeuds, par exemple, et qu'il donne à son moteur la même puissance qui le ferait aller à 5 noeuds hors courant, et bien il fait du sur-place (donc n'arrivera jamais au bout, quelle que soit sa réserve de carburant). S'il remonte ce courant en donnant à son moteur l'équivalent d'une avancée à 6 noeuds dans la mer statique, il aura une vitesse d'1 noeud de vitesse par rapport à la côte. C'est-à-dire qu'il ne bénéficira pour son avancée que de seulement 1/6 de l'énergie totale consommée.
Mais s'il met la patate, et qu'il donne l'équivalent de 20 noeuds dans une mer à l'étal, il avancera en l'occurence à 15 noeuds, (hors la résistance accrue au carré par l'accroissement de la vitesse, même si elle est très conséquente, c'est une autre question) et son rendement sera amélioré à 15/20 soit 3/4 de l'énergie consommée, et ainsi de suite.
Ce schéma bien sobre peut-il correspondre à la notion que vous présentez ?

[Tawahi-Kiwi]

C'est toi qui n'a rien compris :

Es-tu sur?

- Dans le cas d'une vitesse ascensionnelle aussi faible (pour rappel 10 m/s) et constante la masse de carburant tend vers l'infini, quand je dis que l’énergie disponible sur terre n'y suffirait pas je suis bien en dessous de la réalité.

Si l'atmosphere etait de pression constante et epaisse de plusieurs centaines de kilometres pour l'helicoptere....
Si l'atmosphere etait inexistante pour une fusee (comme ca on enleve les frottements)...

Quel difference d'energie necessaire existe pour qu'un helicoptere monte a (1, 10 ou) 100km d'altitude ou qu'une fusee atteigne la meme altitude.

Ce n'est evidemment pas une question pratique pour se rendre dans l'espace; cela va de soit.
Le meme exercice pourrait etre fait sur un banc d'essai si cela t'inquietait moins.

T-K

[Deedee81]

Salut,

Pour en rajouter une couche, savez-vous que des avions à hélice sont plus performant que des avions à réacteur ? Si ce n'est que pour atteindre puissance et vitesse d'un avion de ligne il faudrait de grandes hélices tournant très vite et la difficulté serait les matériaux (et on a fait des progrès mais il y aussi le retard technologique, les investissements, etc... Donc pas encore d'airbus à hélice ). Mais bien entendu on ne peut pas comparer ça au-delà d'une certaine altitude.