il vaut mieux verifier par calcul que par essai car je ne vois pas de riviere avec un bon courant regulier : toutes les rivieres ont été equipé de barrage et d'ecluse : entre les barrages la vitesse du courant est trop faibleOui mais c'est un roman... en vrai est-ce que ça marche ?
Après un moment de recul et de repos et en faisant table rase de que j'ai dit avant.
Sur le schéma on voit les différentes forces, en vert la forces de frottement (courant de base + vitesse du navire), pour une vitesse donnée sa valeur peut être connue. En gris la poussée du moteur, ici parallèle à la surface mais ce n'est pas obligé (inclinaison de l'arbre ou déséquilibre avant/arrière).
On connait donc le poids (bleu) et la poussée en direction et module, la poussée d'Archimède et la poussée du moteur en direction, cela suffit.
Selon le schéma il apparaît que la pdA n'est pas égale en module au poids, en fait au cos(angle de pente) ce qui sur un fleuve représente très peu (env 1/3 000 000 d'écart pour 0,08% de pente, voir wiki pour la pente du Rhône).
On voit que la partie de la poussée (en noir) à gauche du poids sert à lutter contre les frottements, la partie à droite (en gris) sert à équilibrer le manque de pdA.
La composante horiz sert à annuler la composante horiz de la pdA, le bateau ne "tombe" pas vers l'aval. La composante verticale complète la comp verticale de la pdA pour assurer l'équilibre.
Il suffit donc de fournir un surcroît de force pour atteindre la vitesse de croisière puis le moteur (hors frottement, la partie grise) ne fournit plus que :
verticalement, le manque de pdA verticale
horizontalement, toute la pdA horizontale
Si on ne considère que les forces verticales, on est dans le même cas qu'une montgolfière en équilibre. En négligeant la résistance de l'air, une impulsion de départ et la montgolfière monte, une impulsion contraire à l'arrivée et elle s'arrête. Energie de départ + arrivée = 0, différence d'énergie potentielle montgolfière + volume d'air descendu = 0.
Si on tient compte des frottements la résistance de l'air remplace l'impulsion d'arrivée.
Donc en vitesse de croisière le moteur ne participe jamais à l'énergie potentielle, il assure seulement l'équilibre forces vers le haut/vers le bas. Une fois donnée l'impulsion initiale, son inertie fait le reste.
-------------------------
Quand la poussée n'est pas parallèle (j'ai mis horizontalement sur le schéma B) on voit que cette force a tendance à enfoncer le bateau dans l'eau, on voit aussi que la pdA est plus grande.
Dans ce cas une partie de la pdA compense le poids, l'autre compense les deux autres force.
A l'inverse si l'arbre plonge, le moteur fournit plus de poussée verticale et la pdA est encore moindre que dans la cas A. La part du moteur par rapport à la pdA est plus grande.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
Ce surplus de force, en gris, voit son point d'application se déplacer. Son travail (énergie) sera égal au produit scalaire de son vecteur avec le vecteur Marseille-Lyon.Envoyé par sitalgo
Où passe cette énergie ?
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
La composante horiz de la partie grise est annulée par le comp horiz de la pdA.
La comp verticale compense la différence entre le poids et la comp verticale de la pdA, les 3 s'annulent.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
Oui, mais l'énergie du moteur, c'est de l'énergie chimique. Et l'élément de poids et de poussée d'Archimède en jeu dérive de l'énergie gravitationnelle.
Donc lorsque le point d'application de ces deux forces se déplace, on a conversion d'énergie chimique en énergie gravitationnelle (si le produit scalaire de l'élément de force du moteur et du déplecement est positif, ce qui est le cas ici).
Le bilan de ces deux éléments de forces est nul, le bilan énergétique chimique + gravitationnelle est nul. L'une compense l'autre.
La force en gris compense la différence entre la force en rouge et la force en bleu. Il reste donc deux composantes gravitationnelles (une partie du poids et une partie d'Archimède) égales et opposées.
Lorsque leur point d'application se déplace, elles réalisent un échange d'énergie gravitationnelle (entre le bateau et l'eau déplacée) de bilan nul.
La force en vert et la force en noir sont égales et opposées. La force en vert est dissipative. Il y a conversion d'énergie chimique en chaleur.
Total : l'énergie gravitationnelle du système augmente grâce au moteur, ce qui contredit le bilan réalisé en mesurant la hauteur d'eau et la hauteur du bateau.
Donc le bilan des forces est faux.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
On peut dire que le déplacement vers le haut des composantes verticales vers le haut fournissent un travail positif qui donc augmente l'énergie potentielle, mais on peut dire aussi que le déplacement, toujours vers le haut, des forces vers le bas fournissent un travail négatif qui diminue l'énergie potentielle.
Dans notre cas, tu considères (une partie) de la motricité et voyant que son point d'application monte tu en déduit qu'elle participe au gain d'énergie potentielle. On peut aussi prend une partie du poids et on voit qu'il doit participer à une perte d'énergie potentielle.
Le travail de la motricité ne sert à rien puisqu'il est annulé par le travail d'une partie du poids. C'est donc autre chose qui fait monter le bateau.
Là je fais confiance à Newton : la vitesse d'un système est constante si la résultante des forces qui s'appliquent sur le système est nulle.
L'accélération terminée, plus besoin de force.
Maintenant que la différence de potentiel puisse se calculer avec gris et rouge, c'est entendu, mais il faut garder à l'esprit qu'en même temps le poids a travaillé en sens contraire.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
Bon.
Le déplacement étant astreint à la surface du fleuve, projetons toutes les forces sur celle-ci.
Les forces qui travaillent sont donc :
la force verte, résultant du déplacement relatif de l'eau et du navire.
La poussée d'Archimède en rouge a une projection nulle, donc elle ne travaille pas.
On a
Soit
Travaux des forces :
Force dissipative :
Produit scalaire
Forces chimiques (moteur à explosion) :
Produit scalaire
Produit scalaire
Force gravitationnelle :
Produit scalaire
Comme
La somme des travaux des forces
On a de plus
On a enfin
Qu'est devenue l'énergie potentielle de pesanteur perdue par le volume d'eau déplacé, qui est descendu de Lyon à Marseille ?
Dernière modification par Pio2001 ; 02/05/2008 à 02h03.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
La poussée d'Archimède equilibre le poids du navire.
Le poids et la poussée d'Archimède sont donc 2 forces egales et opposées
Dans tout déplacement le travail de l'une est compensée par un travail opposé de l'autre. La somme des travaux des 2 forces est donc nulle.
Salut !Je crois avoir quelques pistes un peu ... bizarres :
- une partie de l'énergie potentielle d'une volume d'eau "qui passe" à Lyon contribue à élever le niveau des océans (c'est aussi de l'énergie potentielle).
- quand tu mets le bateau à l'eau dans le port de Marseille (par exemple avec une grue), la force "poids du bateau" travaille à faire s'élever le niveau des océans, puis la PA "équilibre" le poids.
- quand le bateau remonte le Rhône, le volume qu'il déplaçait dans les océans "s'évanouit" au fur et à mesure qu'il s'élève en altitude ... exactement comme si tu sortais doucement le bateau avec la grue. Si tout est constant par ailleurs (débit de tous les fleuves du monde, pluviométrie, évaporation, ..., poids des gens qui se baignent, ... ), le niveau des océans redescend, et tout est "comme avant la mise à l'eau".
- si tu sors le bateau de l'eau à Lyon, tu ralentis le débit du fleuve : le volume d'eau que déplaçait le bateau n'arrivera jamais à Marseille !
Mais il faudrait aussi prendre en considération :
- le ralentissemnt du débit du Rhône à cause de la présence du bateau,
- l'accélération du débit causé par l'hélice : conservation de la quantité de mouvement,
- et sûrement de nombreux autres paramètres !!!
Bref, pas simple ton truc !!!
Edit : Ce serait plus simple, déjà, de "faire la manip" avec un voilier (enfin, peut-être ...) !
Dernière modification par pmdec ; 02/05/2008 à 13h51. Motif: Ajout
Elle a été échangée avec celle du bateau, il vaut mieux raisonner comme si les Shadoks prenaient l'eau devant pour la mettre derrière et considérer un trou qui avance.
J'ai regardé ce qui fait que l'eau passe de l'avant à l'arrière du bateau.
Si on compare deux bateaux allant à une vitesse identique par rapport à l'eau, l'un sur un lac et l'autre sur ML, ils sont donc à force verte et force noire identique. dans le cas ML on a la composante rougeML qu'il faut compenser par grisML et l'équilibre est retrouvé.
La force noire se manifeste sur l'eau par la pression de la coque sur l'eau. L'eau est en surpression au niveau de la proue (très peu avant la proue sur une carène fine), en dépression à la poupe, ce qui se traduit localement par une montée du niveau à l'avant et une baisse à l'arrière. L'eau s'écoule de la bosse vers le creux.
Dans le cas du lac, le bateau augmente le potentiel de l'eau à l'avant et le diminue à l'arrière pendant que l'eau cherche à régulariser son potentiel.
Dans le cas ML, c'est la même chose à part que la géométrie des lieux fait que l'eau à déjà une pente d'équilibre et le bateau va ajouter les différences de potentiel avant et et arrière. On peut se demander si le passage de l'eau de l'avant vers l'arrière se fait plus vite que sur le lac car la différence d'altitude entre point haut et point bas est plus grande.
D'une façon plus globale on peut dire que la force noire fournit un travail positif au bateau qui le transmet à l'eau par frottements, elle ne saurait donc baisser le potentiel du fleuve.
Le bateau n'utilise pas gris pour augmenter son énergie potentielle, l'eau n'utilise pas de force pour en perdre.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
Il l'utilise pour augmenter son énergie cinétique. C'est la formule du travail d'une force :
La force du moteur est considérée comme appliquée au bateau. L'énergie de l'essence devient donc nécessairement de l'énergie cinétique pour le bateau.
Le moteur étant réglé pour maintenir la vitese constante, on a une perte d'énergie cinétique égale due au travail du poids, qui est négatif :
Et l'énergie potentielle de l'eau déplacée disparaît dans la nature ! Donc cette modélisation ne va pas.
C'est la clé du problème : l'eau, sous l'effet de son poids, coule de l'avant vers l'arrière du navire, car celui-ci est libre de se déplacer vers l'amont ou vers l'aval.
Elle repousse donc le navire vers le haut.
Mais comme le poids de l'eau déplacé et égal au poids du navire, en l'absence de courant (eau en pente immobile), la force ascendante de l'eau qui coule de l'avant vers l'arrière compense exactement la composante du poids qui fait glisser le navire vers l'aval du fleuve.
C'est la "force hydro-dynamique" dont je parlais, qui réconcilie ton schéma avec l'explication de Calculair, puisque la somme de ta force d'Archimède avec celle-ci donne la force d'Archimède de Calculair, qui est verticale (*)
La partie grise de la force du moteur n'existe donc pas. Le travail
(*) Le principe d'Archimède est un principe purement hydrostatique. Il n'a aucun sens dans de "l'eau immobile en pente".
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Pour moi la poussée d'Archimède s'exerce en sens opposée de l'acceleration locale du fluide. ( y compris de l'accélération de la pesanteur)
exemple: dans une centifugeuse horizontale, la poussée d'archimède est orientée selon la composition vectorielle de mg et mw²R
La poussée d'Archimède est la résultante des forces de pression, cette résultante est perpendiculaire aux isobares (Pio l'a fait remarquer quelques messages plus haut), cela me semble incontournable.
Il ne faut pas raisonner en terme de potentiel fixe (par rapport à la terre) mais par rapport au potentiel du fleuve. Autrement dit tout ce qui flotte est au même potentiel.
Quand l'eau qui est devant le bateau est déplacée à l'arrière, elle ne change pas de potentiel, de même que le bateau ne gagne pas d'énergie potentielle par rapport au fleuve.
Après il suffit de lutter contre la pente et le courant.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
Je suis d'accord sur le fait que la poussée d'Archimède est perpendiculaire aux isobares.
Mais les isobares sont perpendiculaires aux rayons terrestres et non à la surface du liquide qui penche legèrement vers Marseille ( ici )
La poussée d'Archimède penche elle lègèrement vers Lyon ( ici )
La projection du poids sur la surface du fleuve est donc egale et opposée à la projection de la Poussée d'Archimède sur ce fleuve.......
A un endroit A quelconque du fleuve, la surface est à Patm, à 1m de profondeur la pression est Patm+0,1 bar.
En B, 1km plus en amont, la surface est à Patm, à 1m de profondeur la pression est Patm+0,1 bar.
Les points A et B ne sont pas à la même altitude. Les isobares sont inclinés. Ils sont parallèles à la surface de l'eau à la différence de Patm près.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
impossible : de l'eau immobile est horizontale , de l'eau en pente descendmessage 55
Prenons de l'eau immobile en pente, car les forces de frottement visqueux vont masquer l'effet de la force que l'on veut mettre en évidence.
et meme chaque couche descend un peut plus vite que la couche plus basse
un bateau sans moteur descendra un tout petit peu plus vite que la vitesse moyenne de l'eau : mais comme la vitesse est variable avec la hauteur il descendra plus vite que l'eau du fond et moins vite que l'eau de la surface : donc le bateau qui descend sans moteur poura utiliser un gouvernail profond comme si il avancait meme si en voyant l'eau de surface il parait reculer
cela se voit en kayac quand on veut remonter le courant , il faut planter les pagaie le plus profond possible pour prendre appui sur de l'eau qui descend moins vite
inversement quand on descend le courant il vaut mieux prendre apui sur l'eau de surface
T'occupe pas, c'est un truc entre nous. On se comprend.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
En moyenne je suis d'accord pour le gradient de pression dans l'eau
Tu as aussi un gradient de pression atmospherique à la surface du fleuve
Celui-ci , je l'evalue en 1° approximation à -0,09 mBars/m
Comme entre Aet B la difference d'altitude est de l'ordre de 160 m, l'ecart de pression en surface est de l'ordre de 14,5 mbar ( heureusement pour les altimètre d'avion )
Une remarque concernant le sens d'ecoulement de l'eau.
Normalement l'eau coule de l'altitude la plus elevée vers l'altitude la plus basse. disons du point le plus eloigné du centre de la terre vers le point le plus prés du centre.
Il parait, mais je ne sais plus à quel endroit du globe en raison d'une inversion du gradient de g local, l'eau coule du point le plus bas vers le point le plus haut en altitude, mais toujours du point ou le g local est le plus faible vers le point ou le g local est le plus fort.
La notion de pente doit s'exprimer par rapport a "g "
Nous sommes d'accord, j'avais précisé "à la différence de Patm près".
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
Effectivement il faut prendre en compte tout ce qui détermine les isobares.
Il y a l'horizontale géométrique et l'horizontale gravitaire (avec toutes les composantes que cela inclue).
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
On avait parlé de ce problème dans un sujet concernant une route qui paraît descendre mais qui monte en réalité.
De la difficulté de déterminer une verticale géométrique en se fiant à la gravité.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
Qu'appelles-tu accélération du fluide ? L'accélération de la pesanteur n'est pas une accélération du fluide.
Et les forces de frottement au fond du fleuve, en quoi différent-elles, fondamentalement, de la force du poids ? Les compte-tu comme une accélération du fluide ?
De quel potentiel parles-tu ? Quel est le champ de forces qui dérive de ce potentiel ?
Faux : cela impliquerait que les isobares soient sécantes à la surface du fleuve.
Cela signifiearait qu'au fond du fleuve, la pression est égale à la pression atmosphérique à l'altitude correspondante (si on suit l'isobare jusqu'à ce qu'elle émerge du fleuve, en aval). Or au fond du fleuve, on subit bien la pression de l'eau.
Merci pour l'explication... ce point était resté mystérieux
Il doit s'agir des fameuses "montées qui descendent". Il en existe plusieurs en france.
Il s'agit de simples illusions d'optiques, comme je l'explique dans le message 41 de cette discussion : http://forums.futura-sciences.com/thread59793-3.html
L'explication complète se trouvait dans le message N°7, mais les images ne sont plus en ligne, et je ne peux pas l'éditer.
Le reportage de TF1, dans "les 30 mystères" au sujet de cette route était consternant ! Cette simple illusion géométrique était présentée comme un mystère non résolu par la science, de même que les voix des morts entendues par les télépathes, également abordées dans la même émission.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Elements de reponse à Pio2001
Re : poussée d'archimède
Citation:
Posté par calculair
Pour moi la poussée d'Archimède s'exerce en sens opposée de l'acceleration locale du fluide. ( y compris de l'accélération de la pesanteur)
Qu'appelles-tu accélération du fluide ? L'accélération de la pesanteur n'est pas une accélération du fluide.
Et les forces de frottement au fond du fleuve, en quoi différent-elles, fondamentalement, de la force du poids ? Les compte-tu comme une accélération du fluide ?
Je me suis mal exprimé; J'avoue que j'ai du mal a reformuler exactement.Disons que la poussée est de direction opposée à celle des forces d'inertie y compris la pesesanteur.
2° affirmation
Faux : cela impliquerait que les isobares soient sécantes à la surface du fleuve.
Cela signifiearait qu'au fond du fleuve, la pression est égale à la pression atmosphérique à l'altitude correspondante (si on suit l'isobare jusqu'à ce qu'elle émerge du fleuve, en aval). Or au fond du fleuve, on subit bien la pression de l'eau.
Oui les isobares sont secantes aux fleuves; La pression à la surface varie de 0,09 mbar/m d'altitude cette variation est induite par la variation de la pression atmosphérique avec l'altitude.
Oui les isobares sont perpendiculaires à " g " d'ailleurs c'est la poisd du fluide air ou eau qui est au dessus qui produise la force de pression
3° Affirmation
Citation:
Posté par calculair
Il parait, mais je ne sais plus à quel endroit du globe en raison d'une inversion du gradient de g local, l'eau coule du point le plus bas vers le point le plus haut en altitude, mais toujours du point ou le g local est le plus faible vers le point ou le g local est le plus fort
Il doit s'agir des fameuses "montées qui descendent". Il en existe plusieurs en france.
Il s'agit de simples illusions d'optiques, comme je l'explique dans le message 41 de cette discussion : http://forums.futura-sciences.com/thread59793-3.html
L'explication complète se trouvait dans le message N°7, mais les images ne sont plus en ligne, et je ne peux pas l'éditer.
Oui j'ai lu cette discussion et j'ai vu la photo. Dans ce que j'ai dit il y a quelque part dans le monde et c'est peut être dans une ile ou l'acceleration terrestre "g" augmente avec l'altitude en raison de forte inhomogeneité de la croute terrestre et l'eau coule vraiment de bas en haut en se referent à la distance au centre de la terre. ( appris dans un cours de cartographie de IGN )
Dernière modification par calculair ; 06/05/2008 à 21h39.
Quand on parle d'énergie potentielle, on le fait par rapport à une altitude origine fixe qui sert à claculer les mgh respectifs. Sur le fleuve l'altitude de référence est parallèle à la surface de l'eau, en ce qui concerne les échanges d'Ep des objets avec l'eau.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
Bonsoir,Tu as raison ... mais ça ne concerne pas le problème : c'est d'un autre ordre de grandeur ! L'eau étant 1000 fois plus dense que l'air (à la louche), l'isobare à 1 mètre de profondeur en amont du fleuve ne coupe sa surface que là où l'altitude du fleuve est 1000 mètres plus basse !
Edit : c'est déjà dit.
Dernière modification par sitalgo ; 06/05/2008 à 22h11.
Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.
J'ai moi aussi du mal à formuler cela. Je suis d'accord que la poussée d'Archimède est la négative des forces subies par le fluide. C'est en quelque sorte la "réaction" du fluide en tant que support de l'objet qui est plongé dedans.
Ces deux affirmations sont contradictoires, à moins d'accepter que la masse volumique de l'eau du Rhône est égale à la masse volumique de l'air à la même altitude.
C'est le résultat que l'on obtient en calculant la pression au fond du fleuve à partir d'une isobare, en reportant la pression atmosphérique au niveau où cette isobare coupe la surface du fleuve, et à partir du poids de la colonne d'eau à la verticale du poids considéré.
Ah oui, d'accord, j'avais compris que la gravité s'inversait (au lieu de son gradient par rapport à la verticale).
Effectivement, tout accident de terrain (une montagne) va incliner légèrement l'horizontale du lieu. Une surface comprise entre l'horizontale du lieu et le géoïde terrestre comprendra donc toujours une direction selon laquelle elle est "en montée" du point de vue d'une Terre qui serait un ellipsoïde de révolution, et "en descente" du point de vue de la verticale du lieu.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
Donc tu parles d'énergie potentielle de gravitation (c'était le sens de ma question).
Les échanges d'énergie potentielle avec l'eau sont donc des échanges d'énergie potentielle de gravitation.
Or je ne suis pas d'accord que l'énergie potentielle de gravitation de l'eau soit une fonction de la perpendiculaire à la surface, car si c'était le cas, le fleuve ne coulerait pas !
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
En bref, les équipotentielles sont horizontales, tandis que les isobares sont inclinées.
Dans un espace vectoriel discret, les boules fermées sont ouvertes.
