Les bons principes en physique

[calculair]

Pour le système à 2 condensateurs qu'on relie entre eux

C'est bien beau, mais ça voudrait dire qu'il est impossible de rayonner de l'énergie en présence de résistance...

Maintenant, ce qui est amusant, c'est que personne n'ait envisagé de ligne coaxiale pour relier les condos (eux-même sphériques coaxiaux, tant qu'à faire)...
Et là on obtiendrait "en toute théorie " un système oscillant non amorti, vu qu'il n'y aurait ni rayonnement, ni perte joule...

Bravo !

Je cherchais quelque chose pour montrer que le rayonnement était pour une grande partie une pirouette pour éviter une analyse plus profonde du phenomène. Je crois que nous avons tous acquis une meilleure maitrise en reflechissant sur un truc apparent hyper simple, mais qui cache beaucoup de subtilité...........

Ton idée de la ligne coaxiale sans perte permet effectivement de faire circuler les charges d'un condensateur à l'autre sans rayonnement

Par contre elle est fermée par un dipole reactif. Elle a un taux de reflexion de 100%. L'impulsion de decharge va se promener d'une extremité à l'autre.

Mon eleve qui ecrivait la conservation de la charge et de l'energie avait donc en partie raison.

Par ailleurs;

Le fait de dire que le rayonnement depend de la geometrie du système n'est pas mise en defaut

Je suis aussi d'accord que le système peut rayonner même si li existe une resistance ohmique

bien cordialement
-----

[calculair]

J'aime bien cette explication

En reprenant le texte de PIO 2001

Et si on suppose qu'il n'y a pas de rayonnement ? Alors l'énergie est convertie en énergie cinétique pour les électrons. Du fait de la répulsion électrostatique, notre paquet d'électrons est comme un ressort enfermé dans une boîte, qui se détend depuis le condensateur 1 pour se recomprimer dans le condensateur 2 et vice versa. Il y a va-et-vient entre l'énergie potentielle électrostatique et l'énergie cinétique des électrons, comme pour un pendule sans frottement, sauf que pour le pendule la force est gravitationnelle, donc l'énergie potentielle aussi.


Je crois que cette description du phénomène est celle qui convient le mieux par rapport à la modélisation du circuit.

La realité physique du phenomàne devrait être deduite de cette approche en re introduisant un peu de perte imposible a eliminer totalement, et peut être un peu de self inévitable.
Bien cordialement

[Pio2001]

On est bien d'accord.

D'ailleurs, nombre de problèmes simples en apparence sont en réalité complexes. Il n'y a qu'à voir les guerres totales provoquées par le sujet de la mouche dans le bocal sur ce forum.
La grande question était de savoir si le vortex qu'elle crée en battant des ailes ne va pas s'emballer et la projeter au fond du bocal.

Autre problème de taille (dit "de Colladon"), un navire qui remonte le Rhône de Marseille à Lyon travaille-t-il contre son poids ? Tout le problème est de savoir si la poussée d'Archimède est perpendiculaire à la surface de l'eau (qui est inclinée) ou verticale !

Et parmi les mouvements perpétuels, il y en a des cotons. Notamment ceux qui font intervenir des forces qui sont nulles en l'absence de mouvement !

[Pio2001]

Tenez, puisque je suis dans les problèmes simples qui sont compliqués, il y a celui de la poulie et du singe.
une corde pend autour d'une poulie. A une extrémité, un singe. De l'autre côté, une masse égale à la masse du singe. Le singe se met à grimper. Que se passe-t-il ?
Le livre Oh la physique ! de Perelman (années 1920) renonce à expliquer pourquoi les deux masses montent à la même vitesse tellement c'est intordable ! L'auteur explique juste que c'est ce que l'on constate en pratique.

[calculair]

Tenez, puisque je suis dans les problèmes simples qui sont compliqués, il y a celui de la poulie et du singe.
une corde pend autour d'une poulie. A une extrémité, un singe. De l'autre côté, une masse égale à la masse du singe. Le singe se met à grimper. Que se passe-t-il ?
Le livre Oh la physique ! de Perelman (années 1920) renonce à expliquer pourquoi les deux masses montent à la même vitesse tellement c'est intordable ! L'auteur explique juste que c'est ce que l'on constate en pratique.

Il est super ton problème du singe. C'est un problème de tension de la corde.

Je m'y risque:
Quand le singe veut monter. Il faut qu'il demande à la corde de lui fournir l'acceleration A tel que F = m A pendant la durée dt.

La tension de la corde transmet cette tension a ma masse M qui monte d'autant !.

Quand à Archimède pour t'amuser regarde le pb du "ballon en avion" posé sur le forum "Science ludique..."

Bien cordialement

[Pio2001]

Quand le singe veut monter. Il faut qu'il demande à la corde de lui fournir l'acceleration A tel que F = m A pendant la durée dt.

La tension de la corde transmet cette tension a ma masse M qui monte d'autant !.

Bien vu ! Je n'y avais pas pensé.

Quand à Archimède pour t'amuser regarde le pb du "ballon en avion" posé sur le forum "Science ludique..."

5 pages sur un sujet aussi simple ! Faut croire que ce n'est pas intuitif.
Mais évite tout de même l'hydrogène pour les ballons. C'est rare, mais il y a eu des accidents avec des enfants gravement brûlés (dans les pays où l'hélium est trop cher).

http://www.allatoms.com/H2BalloonPage.htm

[calculair]

Bien vu ! Je n'y avais pas pensé.



5 pages sur un sujet aussi simple ! Faut croire que ce n'est pas intuitif.
Mais évite tout de même l'hydrogène pour les ballons. C'est rare, mais il y a eu des accidents avec des enfants gravement brûlés (dans les pays où l'hélium est trop cher).

http://www.allatoms.com/H2BalloonPage.htm

histoire de mettre de l'eau sur le feu.........!!!!!!

[polo974]

Bravo !

Je cherchais quelque chose pour montrer que le rayonnement était pour une grande partie une pirouette pour éviter une analyse plus profonde du phenomène. Je crois que nous avons tous acquis une meilleure maitrise en reflechissant sur un truc apparent hyper simple, mais qui cache beaucoup de subtilité...........

Ton idée de la ligne coaxiale sans perte permet effectivement de faire circuler les charges d'un condensateur à l'autre sans rayonnement

Par contre elle est fermée par un dipole reactif. Elle a un taux de reflexion de 100%. L'impulsion de decharge va se promener d'une extremité à l'autre.

Mon eleve qui ecrivait la conservation de la charge et de l'energie avait donc en partie raison.

Par ailleurs;

Le fait de dire que le rayonnement depend de la geometrie du système n'est pas mise en defaut

Je suis aussi d'accord que le système peut rayonner même si li existe une resistance ohmique

bien cordialement

En fait, en supposant 2 selfs parfaites entre les 2 condos, c'est pareil, pas de rayonnement, soit toute l'énergie est située dans un condo, soit elle est répartie entre les condos ET les selfs et c'est au moment où les tensions aux bornes des condo est égale (énergie mini dans les condos) que le courant est maximal (en valeur absolue)(énergie maximale dans les selfs).

[YBaCuO]

Juste une remarque très courte: il n'y a pas d'énergie stockée dans la résistance liée a l'énergie cinétique des électrons.

J'ai une interrogation à ce sujet.

Je considère un modèle d'électron classique de rayon r, chargé uniformément en surface et se déplaçant à une vitesse v<<c.
La densité de quantité de mouvement du champ électromagnétique est le vecteur de Poynting divisé par la vitesse de la lumière au carré.
Si on intègre dans tout l'espace on obtient comme quantité de mouvement résultant:

En prenant r égale au rayon classique de l'électron, on trouve

Rien de surprenant car c'est la définition du rayon classique de l'électron.

Je comprends alors qu'il faut communiquer la même impulsion pour accélérer à une vitesse v une particule de masse ou pour accélérer une sphère chargé influencée par son propre champ électromagnétique à la même vitesse v.

Energie cinétique et énergie électromagnétique, ne seraient-elles pas la même énergie à une constante près?
Ou bien ai-je raté quelque chose?

[calculair]

Bonjour,

J'ai repris l'idée de Polo974 de la ligne coaxiale avec les condensateurs spheriques d'extremité

Cette idée est géniale car c'est sur elle ne rayonne rien dans l'espace

La liaison entre les 2 condensateurs est sans perte car R = 0

La ligne a une self répartie L dl = mu°/2 pi Log ( diametre ext / diametre int )

Celle ligne presente une capacite repartie C dl = 2 pi epsilon° / (Log diametre ext/diamètre int )

Une impedance caracteristique Z = Racine de L / ( C)

Une vitesse de propagetion V = 1 Racine (L C )


Quand on branche les condensenteurs sur la ligne, l'un etant chargé, l'autre dechargé, une impulsion part du condensateur chargé, se propage dans la ligne, arrive sur le condensateur dechargé, le charge, puis le decharge pour repartir vers le 1° condensateur. Comme il n'a pas de perte, le mouvement continu sans fin.............

Ce va et vient c'est un peu la boite magique de Pio 2001 et cela donne raison à mon elève.

On pourrait arriver à la même conclusion vec une ligne ouverte ou bifilaire.

Cela signifie que si le système de par sa geometrie ne rayonne pas, il n'a pas d'etat stable. il oscille en permanence.....

L'avantage de cet approche est que l'on reste coherent avec les modèles decrits par les théories de l'electricité sans chercher des explications hors des concepts internes de la theories des circuits électriques.

Qu'en pensez vous ?.....

Dire qu'on ose de poser ce type de problème en 1°.........!!!!!!!!!

Je suis curieux des reactions des élèves les plus rigoureux?

[mariposa]

Cela signifie que si le système de par sa geometrie ne rayonne pas, il n'a pas d'etat stable. il oscille en permanence.....

L'avantage de cet approche est que l'on reste coherent avec les modèles decrits par les théories de l'electricité sans chercher des explications hors des concepts internes de la theories des circuits électriques.

Qu'en pensez vous ?.....

Dire qu'on ose de poser ce type de problème en 1°.........!!!!!!!!!

Je suis curieux des reactions des élèves les plus rigoureux?

Bonjour,


Et oui! Si tu l'empèches de rayonner ils ne rayonnent pas et donc pas de pertes. C'est pourquoi lorsque l'on monte en fréquences on commence par torsader les fils (de telle sorte qu'en plus l'impédance de la ligne soit 50 Ohms) puis utiliser des lignes coaxiales à partir de 10Mhz. Quand on atteint le Ghz (environ) l'énergie ne peut plus se propager dans le métal alors on utilise des guides d'ondes.
.
Donc s'il n'a pas de pertes (rayonnement et joules) le système est dans l'état du cas 2 décrits au posts 105#
.
l'énergie bascule périodiquement entre 2 formes d'énergie.
.
A basse fréquence il s'agit d'une oscillation entre l'énergie électrostatique (le condensateur) et l'énergie magnétique (la self).
;
A hautre fréquence il s'agit d'une oscillation entre l'énergie du champ électrique et l'énergie du champ magnétique. Cet échange d'énergie s'appelle tout simplement onde électromagnétique

Finalement dans ce fil, a partir d'une difficulté concernant le principe de conservation de l'énergie on découvre pourquoi il y a des guides d'ondes.
.
Pourquoi pas?

A props de tes élèves, de quelles classes s'agit-il?

[calculair]

Bonjour

A props de tes élèves, de quelles classes s'agit-il?

Ceux qui ont répondu comme dans le message 112 sans idée preconçue

ils n'ont pas dit que la tension est V/2 .....puisque le circuit n'etait pas dissipatif et l'hypothèse d'un rayonnement non mentionnée.........

Bien cordialement

[mariposa]

Bonjour

A props de tes élèves, de quelles classes s'agit-il?

Ceux qui ont répondu comme dans le message 112 sans idée preconçue

ils n'ont pas dit que la tension est V/2 .....puisque le circuit n'etait pas dissipatif et l'hypothèse d'un rayonnement non mentionnée.........

Bien cordialement

Je ne comprends pas ce que tu veux dire.

Tu considères ce genre de raisonnements comme correcte?
.
Le réflexe normal d'un électronicien (qui n'a pas de fait de physique) est de résoudre le problème de 2 capacités et d'une résistance et décrire les équations:

i = C.dV/dt U = R.i etc...

Et de résoudre les équations tenu compte des conditions aux limites.
.

[calculair]

Je ne comprends pas ce que tu veux dire.

Tu considères ce genre de raisonnements comme correcte?
.
Le réflexe normal d'un électronicien (qui n'a pas de fait de physique) est de résoudre le problème de 2 capacités et d'une résistance et décrire les équations:

i = C.dV/dt U = R.i etc...

Et de résoudre les équations tenu compte des conditions aux limites.
.

Il ne s'agit pas encore d'electronicien,

[inviteaccb007d]

Bonjour,

Je n'ai pas pu rester au cœur du débat mais j'ai l'impression que le problème a été résolu et que les pertes sont du principalement à des pertes pas effet joule et non pas par rayonnement.

Cordialement,

[calculair]

Dans le cas reel trés probablement.

Maintenant le problème est posé avec des capacités theoriques parfaites, des conducteurs non resistifs et sans longueur ni self

Le calcul que l'on peut faire sans idée preconçue est celui du message 112

La conservation de la charge est respectée
La conservation de l'energie est respectée

le systeme 100% theorique n'a pas d'etat stable
Pio 2001 decrit assez bien cela dans le message 110

Si on cherche a relier les 2 condensateurs sans rayonnement, et sans perte, le schema du message 130 donne une solution.

Le systeme oscille entre les 2 capacités

D'es que l'on introduit des pertes par effet joule, on peut dire que le systeme n'oscille plus et l'energie manquante de l'etat final est dissipée par effet joule.

Maintenant si on envisage un circuit reel avec des fils reels et d'une certaines longueur, parcourrus par un courant durant un court instant ; Il y aura un rayonnement electromagnetique. Pour en tenir compte il faut ajouter à la resistance ohmique la resitance de rayonnement. Alors une partie de l'energie ne sera pas dissipée par elffet joule.

Je crois que cette discussion nous fait sentir les limites du modèle de description des objets manipulées comme me l'a fait remarqué Michel.

Il,est absolument nécessaire de réintroduire des imperfections dans le modèle theorique pour que le resultat soit conforme à l'experience et pour respecter la conservation de l'energie et des charges.

Vu le nombre de messages echangés et la qualité de tous les intervenants que je remercie pour leur attention et patience, le sujet n'etait pas évident

Je ne sais si j'ai bien resumé les echanges, a vous de complèter si necessaire

Meci et bien cordialement à tous

[Pio2001]

On pourrait aussi étudier des condensateurs cylindriques de même diamètres que la ligne coaxiale.

Le problème se ramènerait à la propagation d'une onde rectangulaire dans une ligne coaxiale ouverte, puisqu'il n'y aurait aucune discontinuité entre les condensateurs et la ligne.