Question à propos de la force magnétique et de la 3e loi de Newton

[Ktsfer]

Bonjour,

Je sais qu'il y à déjà pas mal de questions posées concernant le "canon à solénoïde" sur ce forum mais celles-ci étaient surtout en rapport avec sa modélisation.
Or j'ai deux (petits) problèmes concernant la théorie.

D'abord la force magnétique ne travail pas donc comment se fait-il que le projectile de vitesse initiale nulle soit accéléré ? Il n'y a pourtant pas de force électrique ?

Et enfin mon autre question concerne la 3e loi de Newton, autant un canon à poudre j'arrive à imagine comment la force -F(propulsion) s'exerce sur l'arrière, autant là en supposant (j'ai bien dit en supposant) que le projectile lévite dans la solénoïde avant le tire je ne vois pas trop sur quoi elle s'exerce : sur l'air derrière la solénoïde lol ? Et dans ce cas là il n'y a pas de recul du canon ?

Merci d'avoir lu jusque là
Have a nice day !
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[LPFR]

Bonjour.
Je vous rassure: la conservation de l'énergie et la loi d'action et réaction son respectées.
La force magnétique travaille. Et comment! C'est elle qui fait avancer les trains, tous les moteurs électriques... et même les compteurs de l'EDF.
Et quand un solénoïde ou un aimant attire ou repousse un autre objet, la force de réaction agit sur le solénoïde et sur aimant comme indiqué par la troisième loi de Newton.
Vous pouvez le constater en tenant un aimant dans chaque main et en sentant la force sur chacun d'eux.
Au revoir.

[dmeier]

Je dirais que la force magnétique, la composante magnétique de la force de Lorentz qv vectoriel B ne travaille pas, par contre la force de Laplace qui n'est pas tout à fait la force magnétique travaille;
dm

[Ktsfer]

Bonjour.
La force magnétique travaille. Et comment! C'est elle qui fait avancer les trains, tous les moteurs électriques... et même les compteurs de l'EDF.
Au revoir.

Je parlais de F=qv^B qui ne travaille pas.
La composante électrique F=qE, elle travail mais je ne pensais pas qu'elle agissait dans un solénoide, ce qui me paraissait bizarre.

Et quand un solénoïde ou un aimant attire ou repousse un autre objet, la force de réaction agit sur le solénoïde et sur aimant comme indiqué par la troisième loi de Newton.
Vous pouvez le constater en tenant un aimant dans chaque main et en sentant la force sur chacun d'eux.

D'accord pour l'aimant mais la 3è loi de Newton dit bien "Ces forces ont la même droite d'action, DES SENS OPPOSES et la même norme."
Donc c'est pour ça que je ne comprend pas comment elle peut agir sur la solénoïde (il faudrait que qu'elle soit perpendiculaire à la force, ou du moins inclinés).

[A voir en vidéo sur Futura]

[dmeier]

La composante magnétique ne travaille pas.
Le mieux est certainement de réfléchir en termes d'énergie.
L'énergie associée à l'aimant dans un champ B est Ep=-M.B où M est le moment magnétique de l'aimant. De cette énergie dérive une force qui est celle qui mets en mouvement l'aimant.
Est-ce que ça va meiux ?
dm

[mach3]

D'accord pour l'aimant mais la 3è loi de Newton dit bien "Ces forces ont la même droite d'action, DES SENS OPPOSES et la même norme."

pourquoi mais? il n'y a pas de problème à ce niveau là.

m@ch3

[Ktsfer]

pourquoi mais? il n'y a pas de problème à ce niveau là.

m@ch3

"Mais" parce que je parle ici de solénoïde sans noyau et sans rien derrière, pas comme un aimant !

[Ktsfer]

La composante magnétique ne travaille pas.
Le mieux est certainement de réfléchir en termes d'énergie.
L'énergie associée à l'aimant dans un champ B est Ep=-M.B où M est le moment magnétique de l'aimant. De cette énergie dérive une force qui est celle qui mets en mouvement l'aimant.
Est-ce que ça va meiux ?
dm

Certes oui, je voulais juste éclairer un point de mon cours "un champ magnétique ne fait que dévier une particule"

[LPFR]

Certes oui, je voulais juste éclairer un point de mon cours "un champ magnétique ne fait que dévier une particule"

Bonjour.
C'est vrai quand la particule se déplace librement dans l'espace.
Quand la particule est un électron qui se déplace dans un conducteur métallique, la force magnétique F=qVxB, pousse la particule sur un côté du métal. C'est l'effet Hall. Mais une fois que la densité d'électrons a très légèrement augmenté d'un côté du métal, le champ électrique à l'intérieur du métal compense la force magnétique, et c'est tout le conducteur qui subit la force qVxB.
Il faut se méfier des phrases toutes faites dans lesquelles il manque dans quel cas elles sont valables. La phrase "la force magnétique n'effectue pas de travail" doit être complétée par "pour une particule chargée libre dans l'espace".
Au revoir

[LPFR]

"Mais" parce que je parle ici de solénoïde sans noyau et sans rien derrière, pas comme un aimant !

Re.
Je crois que vous pourrez voir plus clairement si, à la place du solénoïde, vous prenez une seule spire. Placez un aimant très long dans l'axe de la spire, un peut plus loin, de sorte de pouvoir ne considérer qu'un seul des pôles de l'aimant.
Maintenant faites passer du courant dans la spire. Calculez la direction du champ au niveau du pôle de l'aimant et déduisez la direction de la force que la spire exerce sur l'aimant.
Puis, regardez la direction du champ magnétique produit par l'aimant au niveau de la spire et calculez les forces magnétiques. La symétrie du problème originel vous simplifie la vie.
Faîtes le même problème avec un fil droit infini et toujours avec un aimant très long.
Au revoir.

[Ktsfer]

ok ok, plaçons nous dans un repère cartésien XYZ. Prenons une spire d'axe Oz et de centre O et faisons passer un courant I dans le sens trigonométrique.
Plaçons les deux pôles idéntiques de chaque "aimants" face à face (si j'ai bien compris le problème).
Si on adapte le problème aux coordonnées cylindriques de base (0,Er,E(teta),Ez) on obtient : le champ magnétique crée par la spire en tout point de Oz est B = B(z)ez

Pour le champ magnétique crée par l'aimant. On obtient B = -B(z)ez si on ne considère qu'un pôle (celui qui fait face à la bobine).

Maintenant en ce qui concerne les forces je ne comprend pas bien de quels forces vous parlez

[LPFR]

ok ok, plaçons nous dans un repère cartésien XYZ. Prenons une spire d'axe Oz et de centre O et faisons passer un courant I dans le sens trigonométrique.
Plaçons les deux pôles idéntiques de chaque "aimants" face à face (si j'ai bien compris le problème).
Si on adapte le problème aux coordonnées cylindriques de base (0,Er,E(teta),Ez) on obtient : le champ magnétique crée par la spire en tout point de Oz est B = B(z)ez

Pour le champ magnétique crée par l'aimant. On obtient B = -B(z)ez si on ne considère qu'un pôle (celui qui fait face à la bobine).

Maintenant en ce qui concerne les forces je ne comprend pas bien de quels forces vous parlez

Re.
Très bien. Continuons avec votre dessin et oubliez les formules, les coordonnées, et les maths. On continue qu'avec des dessins.
Dessinez le champ crée par la bobine au niveau du pôle de l'aimant (il faut choisir si c'est N ou S). Tel que vous avez décrit le courant, le pôle N de la bobine "regarde" vers les Z positifs. Si le pôle proche de l'aimant est le pole nord, la force exercée par la bobine sur l'aimant repoussera l'aimant, c'est à dire sera dirigée vers le Z positifs.
Maintenant je vous laisse faire l'autre moitié. Dessinez le champ du à l'aimant au niveau de la spire et regardez la direction de la force que le champ crée sur le courant qui circule dans la spire. J'espère que vous connaissez le produit vectoriel et la "règle du tire-bouchon" (ou celle des trois doigts que je n'aime pas). Cela vous aidera.
Bon dessin.
A+

[Ktsfer]

je ne comprends pas bien l'interêt de tout ça par rapport à la question du projectile...

Bref c'est pas compliqué l'aimant agit comme une deuxième bobine et si les deux faces nord se font face les deux vecteurs champs sont colinéaires et de sens opposés.... si c'est la face sud de l'aimant qui fait face à la face nord de la bobine les vecteurs champs sont toujours colinéaires et de même sens... Normal puisque que le vecteur champ magnétique est toujours orienté du sud vers le nord

[obi76]

Je sais pas mais je vois les choses d'une autre manière.

SI (admettons) le solénoïde délivrai un champ magnétique constant, la bille oscillerai dedans mais ne partirai pas. La raison pour laquelle elle part, est que l'on coupe le champ magnétique (en général le thyristor qui sert à déclencher le courant dans le solénoïde ne permet ce courant que dans un seul sens et que le système est similaire à un RLC, alors le solénoïde ne créera un champ magnétique que pendant une faible durée).

Par conséquent, je pense que c'est plus l'électronique qui doit encaisser la "coupure" de courant que la bille. En gros l'énergie cinétique - via le solénoïde - a été prise sur l'énergie emmagasinée par les condensateurs.

[LPFR]

Re.

je ne comprends pas bien l'interêt de tout ça par rapport à la question du projectile...

Je pense que cela répond à votre question:
"Et enfin mon autre question concerne la 3e loi de Newton, autant un canon à poudre j'arrive à imagine comment la force -F(propulsion) s'exerce sur l'arrière, autant là en supposant (j'ai bien dit en supposant) que le projectile lévite dans la solénoïde avant le tire je ne vois pas trop sur quoi elle s'exerce : sur l'air derrière la solénoïde lol ? Et dans ce cas là il n'y a pas de recul du canon ?"

Bref c'est pas compliqué l'aimant agit comme une deuxième bobine et si les deux faces nord se font face les deux vecteurs champs sont colinéaires et de sens opposés.... si c'est la face sud de l'aimant qui fait face à la face nord de la bobine les vecteurs champs sont toujours colinéaires et de même sens... Normal puisque que le vecteur champ magnétique est toujours orienté du sud vers le nord

Si vous aviez vraiment fait ce que je vous ai proposé vous auriez vu que les forces ne sont colinéaires qu'en les additionnant toutes. Vous avez court-circuité l'explication. C'est votre décision.
Au revoir.

[Ktsfer]

Je sais pas mais je vois les choses d'une autre manière.
Par conséquent, je pense que c'est plus l'électronique qui doit encaisser la "coupure" de courant que la bille. En gros l'énergie cinétique - via le solénoïde - a été prise sur l'énergie emmagasinée par les condensateurs.

c'est exactement ça.

[Ktsfer]

en fait ce qui m'intrique c'est que mon prototype de 100J (emmagasiné dans les condo) (tipe :d) à un rendement d'à peu près 5% d'après mes résultats, Mais je ne vois aucun mouvement de recul ou quoi que ce soit qui fasse bouger le dispositif. Or quelqu'un m'a expliqué (je veux montrer qu'on peut en réaliser un à (très) grande échelle) que le recul deviendrais trop génant (= force de recul du dispositif >> Force gravitation exercée sur le dispositif) lorsqu'on attendrait des vitesses importantes.

J'avoue que je suis perplexe. Enfin je vais ressayer de comprendre ce que m'a expliqué LPFR

[Ktsfer]

up !

Y'aura t'il oui où non un recul si on concevait un lanceur électromagnétique ?
Si non (comme dans mon expérience, enfin je le vois peut être pas :s), ou est passé la réciproque ?

[Ktsfer]

j'ai beau essayer de comparer avec la propulsion de fusée (qui se avance grâce à la masse éjectée), là je comprend pu rien...

[Ktsfer]

up ! svp ....

[LPFR]

Bonsoir.
Comme je vous ai déjà dit, il y aura du recul. Et ce recul est le même indépendamment de la façon dans laquelle on communique la vitesse au projectile: avec un ressort, une expansion gazeuse, une explosion, ou un solénoïde. La quantité de mouvement (moment linéaire) se conserve: si le projectile part avec p=mv, le lanceur reculera avec la même quantité de mouvement dans l'autre sens –p.
Par contre vous dites que quand vous déchargez votre condensateur dans votre bobine rien ne bouge. Cela veut dire que le courant n'augmente pas assez vite ou quelque canular dans le style.
Mettez votre bobine avec l'axe vertical sur un support isolant. Placez dessus un morceau de feuille d'aluminium ménager. Déchargez votre condensateur. La feuille d'aluminium doit bouger.
Au revoir.

[Ktsfer]

merci merci c'est juste la réponse que je voulais ^^.