Répondre à la discussion
Page 1 sur 2 1 DernièreDernière
Affichage des résultats 1 à 30 sur 37

La force de l'énergie cinétique



  1. #1
    Echafaudeur

    La force de l'énergie cinétique


    ------

    Question déjà posée, mais pas clairement répondue:
    J'attache une boule de matière au bout d'un fil. Je fixe le fil au plafond par un piton. Je lâche la boule vers le sol. Quelle doit être la résistance du piton en daN ? ( Je ne parle pas du calcul de l'énergie etc.. , je veux la force indiquée dans le catalogue du fournisseur du piton )

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Bonjour
    ça dépend vraiment de l'élasticité de ton fil :
    la force va dépendre du temps que va mettre la boule à s'arrêter.
    La formule approximative va être :
    F=mV/t

    V= avec g=9.81 ms-2 et h en mètre.

    donc plus la corde est élastique plus t est grand et plus la force est faible...

    C'est pourquoi les alpinistes utilisent une corde légèrement élastique.

  4. #3
    Echafaudeur

    Re : La force de l'énergie cinétique

    C'est vrai. Mais si le fil, ou la corde, n'a aucune élasticité ? Le piton est indéformable, il n'absorbe aucune énergie, il ne reçoit donc qu'une force d'arrachement en daN, laquelle ?

  5. #4
    Coincoin

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Salut,
    Si l'élasticité était strictement nulle, la force serait infinie, pendant une durée infiniment nulle.

    Mais en pratique, l'élasticité ne peut pas être strictement nulle. Les infinis montrent juste que le modèle où on ne prend pas en compte l'élasticité est trop grossier.
    Encore une victoire de Canard !

  6. #5
    simbis

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Citation Envoyé par Echafaudeur Voir le message
    C'est vrai. Mais si le fil, ou la corde, n'a aucune élasticité ? Le piton est indéformable, il n'absorbe aucune énergie, il ne reçoit donc qu'une force d'arrachement en daN, laquelle ?
    comme dit coin coin si tout est parfaitement rigide, une tête d'épingle tombant de 10 cm de haut va arracher un piton de 10 metres de diamètre planté dans un immense bloc de béton armé, en théorie......

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    On doit pouvoir travailler en statique : un cable + un dynamomètre bien accroché et un tire-fort. On y va doucement jusqu'à ce que ça décroche (attention de ne pas tout prendre dans la tête !).

  9. Publicité
  10. #7
    Echafaudeur

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Personne n'a répondu à ma question.....

  11. #8
    mbochud

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Bonjour,

    Non, philou a répondu

    Citation Envoyé par philou21 Voir le message
    ça dépend vraiment de l'élasticité de ton fil :

    donc plus la corde est élastique plus t est grand et plus la force est faible...

    C'est pourquoi les alpinistes utilisent une corde légèrement élastique.

  12. #9
    mbochud

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Si vous le désirez on peut vous aider à trouver le coefficient d'élasticité de votre corde.
    Pour cela il faudra faire une petite expérience qui mesure l'allongement de la corde sous un poids donné.
    Ensuite avec ce résultat on calculera la la résistance du piton en daN (force max.).

  13. #10
    Echafaudeur

    Re : La force de l'énergie cinétique

    A l'origine , j'ai voulu simplifier ma question. J'ai eu tort car le débat a dévié.
    Voici mon vrai problème pratique: Un parking surélevé en béton, donc rigide et fixe, devant un hôpital. On le transforme en accès-réception des véhicules d'urgence. Il n'est pas assez long. On le prolonge donc par une structure provisoire métallique sur poteaux contreventés, recouverte par un tablier supérieur. Lorsque les véhicules arrivent et freinent brutalement, la déccélération de l'énergie cinétique engendre un effort horizontal au niveau des pneus-tablier de la structure provisoire qui reste semi-rigide de par sa conception. Par sécurité, nous devons donc boulonner cette structure à la partie béton fixe et stable. Nous calculons l'énergie cinétique, mais comment transforme-t-on cette énergie en Joules, en force daN déterminant le diamètre des boulons ?

  14. #11
    Jeanpaul

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Un véhicule qui freine subit une décélération de l'ordre de 0,5 g au maximum. L'effort qu'il subit et transmet au sol est donc la moitié de son poids.
    Plus grave serait que le véhicule percute (ça peut arriver). alors il peut subir de l'ordre de 5 g, voire 20 si c'est vraiment très violent (peu probable dans ce cas). Alors il transmet au sol 5 fois son poids.

  15. #12
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Citation Envoyé par Jeanpaul Voir le message
    Un véhicule qui freine subit une décélération de l'ordre de 0,5 g au maximum. L'effort qu'il subit et transmet au sol est donc la moitié de son poids.
    Plus grave serait que le véhicule percute (ça peut arriver). alors il peut subir de l'ordre de 5 g, voire 20 si c'est vraiment très violent (peu probable dans ce cas). Alors il transmet au sol 5 fois son poids.
    Bonjour
    quelle est la part de l'énergie cinétique qui est transférée en chaleur dans le système de freinage (plaquettes et disques) ?

  16. Publicité
  17. #13
    simbis

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Citation Envoyé par Echafaudeur Voir le message
    A l'origine , j'ai voulu simplifier ma question. J'ai eu tort car le débat a dévié.
    Voici mon vrai problème pratique: Un parking surélevé en béton, donc rigide et fixe, devant un hôpital. On le transforme en accès-réception des véhicules d'urgence. Il n'est pas assez long. On le prolonge donc par une structure provisoire métallique sur poteaux contreventés, recouverte par un tablier supérieur. Lorsque les véhicules arrivent et freinent brutalement, la déccélération de l'énergie cinétique engendre un effort horizontal au niveau des pneus-tablier de la structure provisoire qui reste semi-rigide de par sa conception. Par sécurité, nous devons donc boulonner cette structure à la partie béton fixe et stable. Nous calculons l'énergie cinétique, mais comment transforme-t-on cette énergie en Joules, en force daN déterminant le diamètre des boulons ?
    bonjour,
    le nouvel enoncé n'a rien a voir avec celui proposé initialement.
    Dans ce cas la force sera donnée par le poids du véhicule et l'adherence des pneus. Comme le fait remarquer jean paul le vrai problème sera avec le vehicule qui ne freine pas.....une barrier amortissante sera securisante en bout de course.

  18. #14
    Jeanpaul

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Citation Envoyé par philou21 Voir le message
    Bonjour
    quelle est la part de l'énergie cinétique qui est transférée en chaleur dans le système de freinage (plaquettes et disques) ?
    100% si on néglige les pertes dans le pneu mais ça ne change rien à la force qu'exerce le sol sur le véhicule qui freine. Cette force ne travaille pratiquement pas (pas de déplacement)

  19. #15
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Citation Envoyé par Jeanpaul Voir le message
    100% si on néglige les pertes dans le pneu mais ça ne change rien à la force qu'exerce le sol sur le véhicule qui freine. Cette force ne travaille pratiquement pas (pas de déplacement)
    C'est bien ce qui me semblait

  20. #16
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Bon, je ne suis pas mécanicien mais je vais tenter une réponse (corrigez moi svp...)
    La quantité de mouvement doit être conservée.
    si la structure était complètement libre, sa quantité de mouvement une fois le véhicule arrêté devrait être p=mv (m masse du véhicule, v vitesse du dit véhicule à son entrée sur la structure)
    la force qui a mis en mouvement cette structure sera donc d'environ f=mv/t avec v=v et t le temps de freinage.
    Pour que que la structure ne bouge pas, il faut donc exercer une force contraire via les boulons.
    On voit donc, comme dans l'exemple précédent, que t est un paramètre très important : comme il a été indiqué plus haut il faudra éviter tout choc qui arrêterait le véhicule trop rapidement et donc exercerait une force trop grande.
    Supposons un véhicule de 1000 Kg qui rentre à 20 Km/H et qui s'arrête en 5 secondes on a une force de l'ordre de 1 Kilo Newton.

  21. #17
    mbochud

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Bonjour les Ingénieurs ,

    L’approche de philou est correcte mais il est plus simple de passer simplement par l’approche de Jeanpaul; « Un véhicule qui freine subit une décélération de l'ordre de 0,5 g au maximum. L'effort qu'il subit et transmet au sol est donc la moitié de son poids. » (Ça revient au même)

    Toutefois le coefficient de friction dynamique du pneu peut en théorie être plus élevé (0,8).
    D’autres part, dans ce genre de problème il faut se donner un facteur de sécurité important (5à10), (une barrière amortissante en bout de course).Cela donnerait 4 à 8g soit pour une ambulance de 3 tonnes une force de 240kN.
    Comme la résistance de l’acier est de 400MN, la section de boulons totale est donc de 6cm2 (soit 3 boulons de 2cm2 de section).

  22. #18
    Echafaudeur

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Merci à tous de vos réponses. J'en résume qu'il faut fixer une vitesse maximale (v) , une certaine longueur disponible pour freiner (e), j'en détermine le temps d'arrêt par e=1/2 v t , avec ce temps t je trouve la déccélération gamma par v= gamma t , et avec F= M gamma je trouve la force F en fonction de la masse M du véhicule.
    Qu'est devenue l'énergie cinétique ? Elle est dans le rail de sécurité si le véhicule ne s'est pas arrêté !
    Bravo , voilà un vrai service de ce forum, il est toujours nécessaire de réfléchir à plusieurs.

  23. Publicité
  24. #19
    Tifoc

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Bonjour,

    Je crois que vous n'avez pas compris ce qui vous a été expliqué. Comment allez vous fixer cette vitesse maxi V et cette distance d'arrêt e ?
    La capacité de freinage d'un véhicule dépend du facteur d'adhérence de ses pneumatiques (même que c'est pour ça qu'on freine moins bien sur le verglas !). La décélération maxi du véhicule vaut en gros a=µ.g (g accélération de la pesanteur). L'effort de freinage vaut F=m.a, le poids du véhicule vaut P=m.g. De ces trois relations on déduite que l'effort de freinage maxi vaut F=µ.P.
    Par contre je ne suis pas d'accord avec les valeurs citées... µ=1 voire 1,2 au freinage (il suffit de voir les essais de freinage actuels qui font passer de 90km/h à 0 un véhicule en une trentaine de mètres).
    Si un jour arrive une ambulance montée en pneus slicks, ça ira jusqu'à 2 voire 2,5. Et pour une F1... euh, ça doit pas exister en ambulance ça !
    Bref, mettez 3 tonnes pour le véhicule, vous obtenez 3000 daN de freinage. Avec un petit coefficient de sécurité, vous passez à 10 000 daN, avec un gros à 20 000 daN

    Cordialement,

    Cordialement

  25. #20
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Citation Envoyé par Echafaudeur Voir le message
    Merci à tous de vos réponses. J'en résume qu'il faut fixer une vitesse maximale (v) , une certaine longueur disponible pour freiner (e), j'en détermine le temps d'arrêt par e=1/2 v t , avec ce temps t je trouve la déccélération gamma par v= gamma t , et avec F= M gamma je trouve la force F en fonction de la masse M du véhicule.
    Qu'est devenue l'énergie cinétique ? Elle est dans le rail de sécurité si le véhicule ne s'est pas arrêté !
    Bravo , voilà un vrai service de ce forum, il est toujours nécessaire de réfléchir à plusieurs.
    Bonjour

    l'énergie cinétique s'est transformée en chaleur dans les disques de freinage. C'est la conservation de la quantité de mouvement qui est importante pour raisonner ici.

    Peut être faut-il aller observer une ambulance qui se gare pour estimer les paramètres (v, t)

    Je ne suis pas ingénieur mais le facteur de sécurité (x5 ou x10) rappelé dans le post de mbochud me semble indispensable !!

    cordialement

  26. #21
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Citation Envoyé par Tifoc Voir le message
    Bonjour,

    Je crois que vous n'avez pas compris ce qui vous a été expliqué. Comment allez vous fixer cette vitesse maxi V et cette distance d'arrêt e ?
    La capacité de freinage d'un véhicule dépend du facteur d'adhérence de ses pneumatiques (même que c'est pour ça qu'on freine moins bien sur le verglas !). La décélération maxi du véhicule vaut en gros a=µ.g (g accélération de la pesanteur). L'effort de freinage vaut F=m.a, le poids du véhicule vaut P=m.g. De ces trois relations on déduite que l'effort de freinage maxi vaut F=µ.P.
    Par contre je ne suis pas d'accord avec les valeurs citées... µ=1 voire 1,2 au freinage (il suffit de voir les essais de freinage actuels qui font passer de 90km/h à 0 un véhicule en une trentaine de mètres).
    Si un jour arrive une ambulance montée en pneus slicks, ça ira jusqu'à 2 voire 2,5. Et pour une F1... euh, ça doit pas exister en ambulance ça !
    Bref, mettez 3 tonnes pour le véhicule, vous obtenez 3000 daN de freinage. Avec un petit coefficient de sécurité, vous passez à 10 000 daN, avec un gros à 20 000 daN

    Cordialement,

    Cordialement
    Heu c'est moi qui ne comprends pas bien ...

    La longueur de la piste d'arrêt est donnée par construction.
    Cette longueur et l'état des pneus imposera une vitesse d'entrée maximale pour pouvoir s'arrêter.
    Je ne vois pas ce que les pneus viennent faire dans l'affaire si ce n'est réduire la vitesse d'entrée si on n'est pas sûr de pouvoir s'arrêter...

    Les paramètres importants sont donc bien la vitesse d'entrée, la masse et la distance d'arrêt.
    (bien sûr on suppose une décélération constante)

  27. #22
    mbochud

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Bonjour,

    « La capacité de freinage d'un véhicule dépend du facteur d'adhérence de ses pneumatiques »(Tifoc)

    Mon message 17 est basé sur les conditions les plus pessimistes (roues bloquées par freins).
    Mais je corrigerais mes calculs avec les coefficients de friction de Tifoc « Si un jour arrive une ambulance montée en pneus slicks, ça ira jusqu'à 2 voire 2,5»
    La longueur de la piste d'arrêt n’a pas d’importance pour ce calcul étant donné que les freins sont bloqués(Et on est alors à la force maximun).

    NB Les coefficients de friction de Tifoc n’entraînent pas un cout important!

  28. #23
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Tiens y-a un truc qui est marrant,

    la force est égale en fait à l'énergie cinétique du véhicule divisée par la distance d'arrêt :

    F=Ec/d
    F=1/2Mv2/d

    (dans le cas d'une décélération constante)

    c'est le travail de la force (constante) qu'il faudrait appliquer au véhicule pour qu'il s'arrête sur une distance d.

  29. #24
    mbochud

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Oui, et comme on a définit la force de freinage à partir du coefficient de friction 2,5, avec ton calcul tu obtiens la distance d’arrêt en fonction de la vitesse (et masse) du véhicule.

  30. Publicité
  31. #25
    Tifoc

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Bonjour,

    Citation Envoyé par philou21 Voir le message
    Je ne vois pas ce que les pneus viennent faire dans l'affaire
    Ben tu démontes le pneus de ta voiture, tu te lances (sur une piste, pas sur le réseau public parce que ) en roulant sur les jantes à la vitesse que tu veux (pas trop quand même ), et tu freines à donf : après tu verras ce que viennent faire les pneus dans cette histoire !

    Cordialement,

  32. #26
    Tifoc

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Bonjour,

    Citation Envoyé par philou21 Voir le message
    Je ne vois pas ce que les pneus viennent faire dans l'affaire
    Ben tu démontes les pneus de ta voiture, tu te lances (sur une piste, pas sur le réseau public parce que ) en roulant sur les jantes à la vitesse que tu veux (pas trop quand même ), et tu freines à donf : après tu verras ce que viennent faire les pneus dans cette histoire !

    Cordialement,

    désolé pour le doublon...

  33. #27
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Citation Envoyé par mbochud Voir le message
    Oui, et comme on a définit la force de freinage à partir du coefficient de friction 2,5, avec ton calcul tu obtiens la distance d’arrêt en fonction de la vitesse (et masse) du véhicule.
    Non, comme je connais la vitesse, la masse et la distance de freinage, j'en déduis la force de freinage

    il me semble que c'était dans ce sens que le problème était posé...

  34. #28
    Tifoc

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Re-

    Philou, tu ne connais pas la distance d'arrêt : tu connais juste la distance d'arrêt maxi ! Mais qu'un conducteur décide, pour une raison valable ou non, de piler, même à 20 à l'heure, et il mettra en jeu, au niveau du contact sol/pneu, les efforts que j'ai indiqué.

    Cordialement,

  35. #29
    philou21

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Citation Envoyé par Tifoc Voir le message
    Re-

    Philou, tu ne connais pas la distance d'arrêt : tu connais juste la distance d'arrêt maxi ! Mais qu'un conducteur décide, pour une raison valable ou non, de piler, même à 20 à l'heure, et il mettra en jeu, au niveau du contact sol/pneu, les efforts que j'ai indiqué.

    Cordialement,
    Mais je suis complètement d'accord avec toi !

    Je discutais juste le moyen théorique de calculer la force mis en jeu étant données une vitesse initiale, une masse et une distance d'arrêt...
    Maintenant, à partir de cette formule on peut faire ce que l'on veut, piler, rentrer dans la rambarde de sécurité ou s'arrêter normalement.
    Il est évident que l'ingénieur en charge du projet prendra en compte l'effort maximum sur la structure (enfin moi, c'est ce que je ferais)

  36. #30
    mbochud

    Re : La force de l'énergie cinétique

    Salut Tifoc,

    Juste un détail. « en pneus slicks, ça ira jusqu'à 2 voire 2,5 »
    C’est impressionnant ! Est-ce que c’est le coefficient de friction statique ou dynamique ? Y a-t-il une différence dans ce cas?

    En théorie, un véhicule à 4 roues motrices grimperait une pente de plus de 45 degrés (63 deg avec coef de 2!)

Sur le même thème :

Page 1 sur 2 1 DernièreDernière

Discussions similaires

  1. Théorème de l'énergie cinétique
    Par Infra_Red dans le forum Physique
    Réponses: 9
    Dernier message: 12/12/2007, 22h34
  2. Théorème de l'énergie cinétique..
    Par elgnawi dans le forum Physique
    Réponses: 10
    Dernier message: 20/11/2007, 21h52
  3. Passage de l'énergie cinétique à une force
    Par gunners25 dans le forum Physique
    Réponses: 34
    Dernier message: 20/05/2006, 15h20
  4. L'énergie cinétique
    Par kéko78 dans le forum Physique
    Réponses: 1
    Dernier message: 17/02/2006, 16h35
  5. théorème de l'energie cinétique
    Par Crono_post dans le forum Physique
    Réponses: 2
    Dernier message: 05/08/2004, 00h33