avant de remettre en cause les lois de la physique

[invitecc43cae8]

Bonjour kognou !

Je prétends pour ma part que les frottements solides agissent tout au long de l’expérience, que bras repliés le patineur atteint une certaine vitesse à 0 tours, et qu’il faut 6 secondes aux frottements solides pour l’annuler. Pendant ces 6 secondes, le patineur va reprendre 17 tours.
Je prétends que le patineur bras écartés a une vitesse d’environ 1/3 de la vitesse précédente à 0 tours, et que du coup, il sera arrêté en 3 fois moins de temps que précédemment. Pendant cette durée 3 fois moins longue, il n’aura le temps de reprendre que 2,5 tours.

J'ai le sentiment que vous ne comprenez rien à ce que je vous dis... Bien sûr que les frottements agissent pendant qu'il a mouvement.
Je vous renvoie à mon message 28 et j'explique à nouveau l'autre partie de mon messega où, semble-t-il, je me suis là encore mal fait comprendre.

Bras libérés le patineur perd 2,8 tours en 12s (on n'a pas touché au contenu du sceau).
Bras libérés, lorsque l'enrouleur est à 0 tours, on enlève la masse contenue dans le sceau (le sceau ne pèsera plus pendant que l'enrouleur reprendra des tours: ce qui est similaire au cas où nous avons utilisé des freins dans l'expérience idéale en apesanteur) et le patineur ne reprend que 2,5 tours au lieu des 17,2 tours lorsqu'on ne touche pas au contenu du sceau.

Avant de poursuivre, j'ouvre une parenthèse et pour vous redire mon accord avec cette autre partie du problème:

Dans l'expérience idéale en apesanteur et sans structure porteuse (ou seulement le petit tube) lorsqu'on extrait de l'énergie cinétique au patineur1, son moment cinétique reste inchangé et il CONSERVE LE POUVOIR d'annuler le mouvement du patineur2.
En conséquence, on s'attend à ce que dans l'expérience d'atelier le patineur pour lequel on extrait de l'énergie cinétique conserve aussi son moment cinétique DE SORTE QU'IL CONSERVE LE POUVOIR DE REPRENDRE LE MEME NOMBRE DE TOURS QUE L'AUTRE PATINEUR!!!!!!!!!............. .
Mais vous me répondez que c'est tout à fait normal qu'il ne reprenne que 2,5 et puisqu'il tourne moins vite... (hyper-espace !).
Cependant, dans l'expérience idéale, le patineur1 tourne moins vite lui aussi... et il se comporte comme s'il reprennait 17,2 tours et puisuq'il CONSERVE LE POUVOIR d'annuler le mouvement du patineur2... Et vous me répondez que c'est normal que P1 annule P2 et puisque son moment cinétique est inchangé... Et je vous répond qu'en conséquence dans l'expérience d'atelier le patineur devrait reprendre le même nombre de tours... Et vous me répondez que non et puisqu'il tourne moins vite et que les frotements solides sont constants... mais etc... etc... En fait vous ne répondez jamais à la question que je me pose.

Je referme la parenthèse. Et je reprends au sujet des frottements:

Au moment où on retire la masse du sceau (le frein c'est pareil: il ne rend pas l'énergie absorbée !) l'enrouleur est à, 0 tours et on a déjà perdu à peu près l'équivalent de 1,4 tours (à peu près la moitié de 2,8 tours) en frottements solides. On s'attend à en perdre 1,4 de plus pour atteibdre le résultat de 17,2 tours repris. Mais au lieu de ça on ne reprend que 2,5 tours sur 17,2... ce qui est COMME SI on avait perdu 16 tours en frottements solides... et en 2s...

Conclusion du message: si les frottements solides arrêtent le patineur en 2s dans l'expérience d'atelier alors comment le patineur1 aurait-il le pouvoir d'arrêter le patineur2 dans l'expérience idéale?????......

cordialement
ventout
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[invite6aa21dd9]

Bonjour Ventout.

J'ai le sentiment que vous ne comprenez rien à ce que je vous dis

J’ai la même impression. Faisons alors tous les 2 un effort de clarté.

Bras libérés le patineur perd 2,8 tours en 12s (on n'a pas touché au contenu du sceau).

Etudions un point après l’autre si vous le voulez bien :
1) « perd 2,8 tours » par rapport à quoi ?

et le patineur ne reprend que 2,5 tours au lieu des 17,2 tours lorsqu'on ne touche pas au contenu du sceau.

Cette phrase est par contre très claire. Je vous explique pourquoi dans mon message précédent (#150). Je vous y ai calculé l’équation du mouvement, pour le patineur dans les 2 situations. J’aimerais que vous me disiez ce que vous en pensez.

Avant de poursuivre, j'ouvre une parenthèse et pour vous redire mon accord avec cette autre partie du problème:

Dans l'expérience idéale en apesanteur et sans structure porteuse (ou seulement le petit tube) lorsqu'on extrait de l'énergie cinétique au patineur1, son moment cinétique reste inchangé et il CONSERVE LE POUVOIR d'annuler le mouvement du patineur2.

Tout a fait. Je suis content que vous ayez compris l’interprétation de l’expérience de pensée.

En conséquence, on s'attend à ce que dans l'expérience d'atelier le patineur pour lequel on extrait de l'énergie cinétique conserve aussi son moment cinétique DE SORTE QU'IL CONSERVE LE POUVOIR DE REPRENDRE LE MEME NOMBRE DE TOURS QUE L'AUTRE PATINEUR!!!!!!!!!............. .

La conservation du moment cinétique n’implique pas le « pouvoir de reprendre le même nombre de tours ». Elle implique seulement une diminution de la vitesse de rotation, lors de l’augmentation du moment d’inertie (c'est-à-dire lorsqu’on écarte les bras).
Je vous répète qu’en l’absence de frottements, le mouvement de rotation du patineur ne s’arrête JAMAIS. Vous pensez à tord que le patineur « perd » tant et tant de tours. C’est une erreur. En l’absence de frottements, le patineur repars dans l’autre sens après avoir repris 20 tours et ainsi de suite.
En présence de frottements, et c’est le cas dans votre expérience d’atelier, le patineur est arrêté après un certain nombre de tours, qui dépend de la vitesse de rotation du patineur. Si la vitesse est faible à 0 tours, il sera arrêté plus tôt que si la vitesse est importante à 0 tours.

Mais vous me répondez que c'est tout à fait normal qu'il ne reprenne que 2,5 et puisqu'il tourne moins vite... (hyper-espace !).

Cela ne provient pas de « l’hyper-espace », c’est un fait expérimental que la mécanique explique parfaitement. J’ai décidément du mal à comprendre que vous trouviez étrange qu’un objet lent s’arrête plus rapidement qu’un objet rapide sous l’effet de frottements.

Cependant, dans l'expérience idéale, le patineur1 tourne moins vite lui aussi... et il se comporte comme s'il reprennait 17,2 tours et puisuq'il CONSERVE LE POUVOIR d'annuler le mouvement du patineur2...

Non, dans l’expérience de pensée, il ne se comporte PAS comme s’il reprenait 17,2 tours. Dans l’expérience de pensée, le patineur ne s’arrête que quand on le fait intéragir inélastiquement avec la structure. Dans l’expérience d’atelier, il n’y a que les frottements solides qui arrêtent le patineur. Il n’y a pas de dispositif qui permette au patineur d’entraîner la structure. Les frottements structure-sol sont bien trop importants pour que l’interaction au niveau du roulement puisse mettre la structure en mouvement. Vous n’avez d’ailleurs pas observé de rotation de la structure à l’arrêt du patineur, n’est-ce pas ?

Et vous me répondez que c'est normal que P1 annule P2 et puisque son moment cinétique est inchangé...

C’est vrai dans votre expérience de pensée. Votre dispositif d’atelier ne comporte qu’un seul patineur. La question de savoir si ce patineur peut arrêter le deuxième n’a donc aucun sens en atelier. On peut néanmoins se poser la question en rajoutant des frottements solides dans votre expérience de pensée. La conclusion serait identique : le patineur lent accrocherait la structure plus efficacement du fait de son moment d’inertie plus grand, et au final rien ne tournerait.


Pour observer ceci en atelier, il faudrait que vous attachiez l’élastique à la structure et non pas au mur de l’atelier et que votre structure soit posée au sol sur un plateau tournant.

Et je vous répond qu'en conséquence dans l'expérience d'atelier le patineur devrait reprendre le même nombre de tours

Effectivement je vous répond que non, car dans votre expérience de pensée, il n’y a pas de frottements.
Si on en « ajoute » :
Lors du premier freinage, la structure tourne un peu moins vite que sans frottements. Puis l’autre patineur, bien qu’un peu moins efficace à arrêter la structure y parvient quand même, car celle-ci a acquis moins de vitesse au premier freinage.

En fait vous ne répondez jamais à la question que je me pose.

Posez votre question en une phrase avec un ? au bout. Je tenterai d’y répondre.

l'enrouleur est à, 0 tours et on a déjà perdu à peu près l'équivalent de 1,4 tours

Vous n’avez pas « perdu » de tours. Il n’y a pas de nombre de tours à rependre absolu par rapport auquel vous en « perdez ». Pour être correct, vous devez dire : l’élastique a entraîné le patineur à une certaine vitesse à 0 tours. Cette vitesse est plus petite que s’il n’y avait pas eu de frottements.

On s'attend à en perdre 1,4 de plus pour atteibdre le résultat de 17,2 tours repris.

Non, il n’y a que vous qui vous y attendiez. Pour ma part, je constante que l’écartement des bras a réduit de manière importante (3x) la vitesse du patineur. Je m’attends donc à ce que le mouvement du patineur soit 3x moins long que dans l’expérience précédente. Je pense donc qu’il reprendra bien moins de tours que précédemment, puisqu’une petite vitesse pendant peu de temps ne permet pas de se déplacer autant qu’une grande vitesse pendant longtemps.

Conclusion du message: si les frottements solides arrêtent le patineur en 2s dans l'expérience d'atelier alors comment le patineur1 aurait-il le pouvoir d'arrêter le patineur2 dans l'expérience idéale?????......

Dans l’expérience idéale, il n’y a pas de frottements. S’il y en avait, le premier freinage donnerait une vitesse de P2S inférieure à celle calculée sans frottements. Le freinage de P1, lui aussi moins efficace parviendrait aussi a arrêter P2S. Les quantités d’énergie cinétique dissipées à chaque étape sont juste plus importantes que dans le cas d’une interaction inélastique parfaite.
On pourrait aussi considérer les frottements « parfaits ». Quand P1 freine sur la structure, celle-ci ne se met pas en rotation, et toute l’énergie cinétique du patineur part en chaleur. Idem pour P2. Au final rien ne tourne et l’un des patineurs est plus chaud que l’autre, celui qui avait le plus d’énergie cinétique.

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Bonjour kognou !

Je vous assure mon cher kognou que l'un de nous deux vit dans l'hyper-espace !

« perd 2,8 tours » par rapport à quoi ?.

???? 20 - 17,2 = 2,8 ??????

j'irais voir le message 150 juste après ce message.

Tout a fait. Je suis content que vous ayez compris l’interprétation de l’expérience de pensée.

hyper-espace !
euh... c'est justement parce que de façon intuitive j'ai TOUJOURS pensé ou compris qu'il en était ainsi... que j'ai monté mon expérience....

La conservation du moment cinétique n’implique pas le « pouvoir de reprendre le même nombre de tours ». Elle implique seulement une diminution de la vitesse de rotation, lors de l’augmentation du moment d’inertie (c'est-à-dire lorsqu’on écarte les bras)..

bien sûr qu'il y a diminution de la vitesse... mais cette diminution de vitesse aurait-elle un effet différent dans l'expérience idéale et dans l'expérience d'atelier ???...
Je réponds moi-même à cette question: cette diminution de vitesse ne doit pas affecter le POUVOIR du patineur d'annuler le mouvement de l'autre patineur... Or, cet autre patineur a le POUVOIR de reprendre 17,2 tours... Donc cette réduction de vitesse ne devrait pas affecter le POUVOIR du patineur à reprendre des tours...
(merci de méditer longuement cette réponse! )

Je vous répète qu’en l’absence de frottements, le mouvement de rotation du patineur ne s’arrête JAMAIS.

hyper-espace! Vous croyez sérieusement que je l'ignore ???...

Vous pensez à tord que le patineur « perd » tant et tant de tours. C’est une erreur..

hyper-espace!
Je trouve au contraire ma représentation limpide.
On a 20 tours à l'enrouleur... et au final on en retrouve 17,2 ou 2,5 tours.
Donc dans un cas on a perdu 2,8 tours en frottements et dans l'autre cas on a perdu 17,5 tours en frottements.
Et vous y voyez un problème???...

En l’absence de frottements, le patineur repars dans l’autre sens après avoir repris 20 tours et ainsi de suite...

Oui, mais au moment même où il s'arrête on le bloque pour l'empécher de repartir et afin de COMPTER le nombre de tours perdus...

En présence de frottements, et c’est le cas dans votre expérience d’atelier, le patineur est arrêté après un certain nombre de tours, qui dépend de la vitesse de rotation du patineur. Si la vitesse est faible à 0 tours, il sera arrêté plus tôt que si la vitesse est importante à 0 tours.

Et que faites-vous à ce moment précis et dans votre esprit du concept de moment cinétique et du POUVOIR du moment cinétique du patineur1 d'annuler le mouvement du patineur2 ???...

Cela ne provient pas de « l’hyper-espace », c’est un fait expérimental que la mécanique explique parfaitement. J’ai décidément du mal à comprendre que vous trouviez étrange qu’un objet lent s’arrête plus rapidement qu’un objet rapide sous l’effet de frottements.

Mais ça n'a rien d'étrange qu'un corps lent s'arrête plus vite qu'un corps rapide... sauf lorsque son moment cinétique devrait le pousser à reprendre 17,2 tours...

Non, dans l’expérience de pensée, il ne se comporte PAS comme s’il reprenait 17,2 tours. Dans l’expérience de pensée, le patineur ne s’arrête que quand on le fait intéragir inélastiquement avec la structure.

Dans l'expérience de pensée il y a longtemps qu'il n'y a PLUS DU TOUT de structure et plus le moindre chocs!!!... Il y a seulement un champ magnétique entre les deux patineurs.

Dans l’expérience d’atelier, il n’y a que les frottements solides qui arrêtent le patineur. Il n’y a pas de dispositif qui permette au patineur d’entraîner la structure.

Le nombre de tours repris est l'expression du POUVOIR du patineur de s'opposer au mouvement de l'autre patineur dans l'expérience de pensée.

Les frottements structure-sol sont bien trop importants pour que l’interaction au niveau du roulement puisse mettre la structure en mouvement.

Ces frottements solides représentent MOINS de 2,8 tours perdus sur 20 tours de capital énergétique. 14% ce n'est pas énorme ! Et c'est même beaucoup moins que 14% étant donné que l'élastique doit être responsable de plus d'un tiers de cette perte totale.

Vous n’avez d’ailleurs pas observé de rotation de la structure à l’arrêt du patineur, n’est-ce pas ?.

En acier, ellle pesait 100kg et afin de limiter les déformations et les vibrations... La structure n'a pas besoin de bouger pour que l'on soit autorisé à penser que le nombre de tours repris sur l'enrouleur est significatif du POUVOIR du patineur1 de s'opposer à la rotation du patineur2.

C’est vrai dans votre expérience de pensée. Votre dispositif d’atelier ne comporte qu’un seul patineur. La question de savoir si ce patineur peut arrêter le deuxième n’a donc aucun sens en atelier.?

Mais si ! D'abord on fait l'expérience en laissant la masse dans le sceau et cela correspond au patineur2 de l'expérience idéale, patineur qui reprend 17,2 tours.
Et ensuite on fait une deuxième expérience en enlevant la masse du sceau ce qui correspond au patineur1 de l'expérience idéale.
Ensuite on compare les résultats: le P2 reprend 17,2 tours alors que le P1 reprend 2,5 tours. Or, 17,2 = 2,5 tours...

On peut néanmoins se poser la question en rajoutant des frottements solides dans votre expérience de pensée..

Oui, et il y en a justement un tout petit peu (le petit tube)... et au final, rien ne tournera ... oui, je sais (c'est exactement ce que je pense !!!). Mais dans l'expérience réelle les frottements solides ne représentent que 14% sur une durée de 12s.
10% si on enlève les pertes dues à l'élastique...
6,66% si on passe de 12s à 8s (6s de déroulement + 2s de ré-enroulement). Et vous voudriez que je pense que ces 6,66% sont responsable du fait que le moment cinétique INCHANGE du patineur soit annulé en 2 secondes ???...

Vous n’avez pas « perdu » de tours. Il n’y a pas de nombre de tours à rependre absolu par rapport auquel vous en « perdez »...

Désolé mais je continuerais de penser que 20 - 17,2 = 2,8 tours.
car pour moi possède du sens.

cordialement
ventout

[invite6aa21dd9]

Bonjour Ventout.

Pour rester clair, je vous propose de prendre un point par message et de le discuter, jusqu’à sa résolution, puis de passer à un autre point.
Je vais donc vous poser une question simple, qui concerne votre expérience d’atelier :

???? 20 - 17,2 = 2,8 ??????

D’où sort le 20 dans votre calcul ?
Pensez-vous que si les frottements sont négligeables dans votre expérience d’atelier, le patineur doit s’arrêter définitivement après avoir repris 20 tours ?

Je vous prie de répondre uniquement à cette question et de justifier votre réponse.
Je vous donnerai ensuite mon commentaire sur votre réponse et ma réponse.

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Bonjour Kognou !

voilà qui me convient parfaitement.

D'où sort le 20 dans votre calcul ?

20, c'est le nombre de tours enroulés sur l'enrouleur avant de libérer le patineur et qu'il commence à tourner.

Pensez-vous que si les frottements sont négligeables dans votre expérience d’atelier, le patineur doit s’arrêter définitivement après avoir repris 20 tours ?

Avec des frottements négligeables, les 20 tours se déroulent et se réenroulent. On retrouverait 20 tours, on n'aurait rien perdu et rien gagn, et SI (!) on laisse le patineur repartir dans l'autre sens alors ça recommence et continue sans fin.

cordialement
ventout

[invite6aa21dd9]

Bonjour Ventout.

on n'aurait rien perdu et rien gagn, et SI (!) on laisse le patineur repartir dans l'autre sens alors ça recommence et continue sans fin.

Je suis d’accord avec vous sur ce point. J’ajoute que dans votre expérience d’atelier aucun dispositif n’empêche le patineur de repartir dans l’autre sens une fois les 20 tours repris, en négligeant les frottements.
Etes-vous toujours d’accord ?

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Bonjour kognou !

Je suis d’accord avec vous sur ce point. J’ajoute que dans votre expérience d’atelier aucun dispositif n’empêche le patineur de repartir dans l’autre sens une fois les 20 tours repris, en négligeant les frottements.
Etes-vous toujours d’accord ?

Non !
Ventout est présent lors de l'expérience et il lui suffit d'allonger le bras et de se saisir du patineur et pour l'empécher de repartir en sens inverse... ce qui est requis pour avoir le temps de compter le nombre de tours perdus.

cordialement
ventout

[invitecc43cae8]

le nombre de tours perdus étant égal à 0 en l'absence de tout frottements, bien sûr.

[invite6aa21dd9]

Cher Ventout.

Ventout est présent lors de l'expérience et il lui suffit d'allonger le bras et de se saisir du patineur et pour l'empécher de repartir en sens inverse...

Très bien. Les frottements solides sont alors inférieurs à ceux que j’avais calculé plus haut. J’avais compris que le patineur s’arrêtait définitivement de lui-même après avoir repris 17 tours, et que vous comptiez le nombre de pseudo-périodes (une dans ce cas) et le nombre de tours final.

Ressentez-vous un couple quand vous saisissez le bras du patineur qui ne reprend que 2,5 tours ou s’arrête-t-il de lui-même ?

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Cher kognou,

Ressentez-vous un couple quand vous saisissez le bras du patineur qui ne reprend que 2,5 tours ou s’arrête-t-il de lui-même ?

je ne me saisis du patineur que lorsqu'il est à l'arrêt et par l'épaule. A ce moment les bras sont retombés depuis plus d'une seconde le long du corps. Le couple ressenti vient de ce que la traction du fil de l'enrouleur est d'environ 5kg et que l'enrouleur n'est pas vide (si l'enrouleur était vide il n'y aurait aucun couple et malgré la tension à 5kg)

cordialement,

[invitecc43cae8]

mais il s'arrête de lui-même

[invite6aa21dd9]

Re re bonjour Ventout

Le couple ressenti vient de ce que la traction du fil de l'enrouleur est d'environ 5kg et que l'enrouleur n'est pas vide (si l'enrouleur était vide il n'y aurait aucun couple et malgré la tension à 5kg)

Ce couple à 2,5 tours peut-il remettre le patineur en mouvement dans l’autre sens si vous n’intervenez pas ?

Quand l’enrouleur est vide, l’élastique est-il dans sa position d’équilibre ?

Petit à petit nous avançons

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Ce couple à 2,5 tours peut-il remettre le patineur en mouvement dans l’autre sens si vous n’intervenez pas ?
Quand l’enrouleur est vide, l’élastique est-il dans sa position d’équilibre ?
Petit à petit nous avançons

oui, les frottements sont très faibles et si je lache le patineur alors, avec 2,5 tours sur l'enrouleur, il repart dans l'autre sens (il suffit qu'il y ait bien moins de 1/8ème de tour à l'enrouleur pour faire bouger le patineur; bien sûr à partir de 1/4 de tour le couple atteint est presque maximal; je dis "presque maximal" et puisqu'avec 20 tours à lenrouleur la traction est de l'ordre de 6kg).

Lorsque l'enrouleur est vide l'élastique délivre une tension de 5kg.

cordialement,

[invite6aa21dd9]

Bonsoir Ventout.

Les points concernant l’élastique et l’arrêt du patineur par vos soins au bout d’une pseudo-période étant éclaircis, nous pouvons passer à la suite.

bien sûr qu'il y a diminution de la vitesse... mais cette diminution de vitesse aurait-elle un effet différent dans l'expérience idéale et dans l'expérience d'atelier ???...

1) Dans l’expérience de pensée et dans l’expérience d’atelier, il y a diminution de la vitesse de rotation du patineur qui écarte les bras.

Etes vous d’accord avec cette proposition ?

2) Dans l’expérience d’atelier uniquement, il y a en plus des frottements solides qui s’opposent au mouvement du patineur.
Même question.

3) Dans l’expérience d’atelier uniquement, ces frottements ont pour conséquence que l’action du couple de l’élastique donne une vitesse à 0 tours, après déroulement, inférieure à celle de l’expérience de pensée. Ceci est vrai pour un patineur bras repliés ou bras écartés.
Même question.

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Bonsoir kognou !

1) oui

2) oui

3) non! Je comprends rien à cette affirmation ! Pour qu'il y ait un couple entre le patineur et l'élastique il faut que l'enrouleur ne soit pas à 0 tours. Les frottements intervienent lorsqu'il y a rotation.

cordialement
ventout

[invitecc43cae8]

Bonsoir kognou !

si vous voulez dire qu'en se déroulant l'élastique communique une énergie cinétique au patineur et que plus les frottements seront importants et plus une part importante de l'énergie transmise est dissipée dans les frottements alors je dis oui.
Dans le cas où les bras restent attachés le long de l'axe de rotation alors on peut dire qu'au prochain arrêt du patineur, le nombre de tours manquant (2,5 en l'occurence) est la mesure de ces frottements (si l'on néglige les autres pertes telles que celles inhérentes au travail de l'élastique; car il doit chauffer en travaillant).

cordialement,
ventout

[invite6aa21dd9]

Bonsoir Ventout.

Je vais reformuler plus clairement la proposition 3 du message précédent.
3) L’élastique exerce un couple sur le patineur de 20 tours à 0 tours, pendant qu’il se déroule.
Une fois l’élastique totalement déroulé, disons que le patineur de l’expérience de pensée possède une vitesse de rotation instantanée de 10 tours par seconde.
Dans l’expérience d’atelier, où on ne fait que « rajouter » des frottements, la vitesse du patineur à 0 tours sera inférieure à 10 tours par seconde.

Etes-vous d’accord avec cette proposition ?

si vous voulez dire qu'en se déroulant l'élastique communique une énergie cinétique au patineur et que plus les frottements seront importants et plus une part importante de l'énergie transmise est dissipée dans les frottements alors je dis oui.

4) les frottements solides ne dépendent pas de la vitesse..
Même question.

5) même si les frottements solides ne dépendent pas de la vitesse, ils dissipent plus d’énergie cinétique quand le patineur va à 10 tours par seconde que quand le patineur va à 8 tours par seconde.
Même question.

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Re-re-Bonsoir kognou !

3) oui, vitesse moindre à cause des frottements (pour le cas avec bras attachés le long du corps)

4) oui, si vous le dites.

5) oui, je suppose, et parce que la distance parcourue serait plus grande (?) (j'ai juste ?)

cordialement
ventout

[invite6aa21dd9]

Bonsoir Ventout.

Nous avançons encore, j’en suis heureux.

5) oui, je suppose, et parce que la distance parcourue serait plus grande (?) (j'ai juste ?)

Oui, on peut l’interpréter comme ça. On peut aussi dire que l’énergie cinétique varie comme le carré de la vitesse de rotation.
Si on passe de 5 à 4 rad/s en une seconde : Eci = (0,5)*J*25. Ecf = (0,5)*J*16.
Alors que si on passe de 3 à 2 rad/s en une seconde : Eci=(0,5)*J*9. Ecf = (0,5)*J*4.

6) Quand un patineur écarte les bras, sa vitesse de rotation diminue.
Etes-vous d’accord avec cette proposition ?

7) Dans votre expérience d’atelier, la vitesse atteinte après écartement est petite devant celle d’un patineur dont les bras seraient restés repliés.
Même question.

8) Les frottements solides diminuent toujours la vitesse du patineur bras écartés de la même quantité par seconde. (On a vu en 5) qu’une diminution de vitesse constante n’implique pas une diminution d’énergie cinétique constante).
Même question.

9) Dès que l’on s’éloigne de la position 0 tours pour réenrouler, l’élastique fournit un couple à peu près constant qui s’oppose à la rotation du patineur.
Même question.

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Bonjour kognou !

6) oui

7) oui

8) la vitesse diminue de la même quantité par seconde ?
oui (si vous le dites) mais à condition qu'il n'y ait pas de mouvements parasites des bras entre les deux mesures.

9) oui

cordialement
ventout

[invitecc43cae8]

Bonjour kognou

Je vous demande toute votre attention et afin de bien comprendre ce message.

Il y a trois ans environ, suite à une très longue réflexion sur le champ gravitationnel et la force centrifuge (une réflexion surtout intuitive et qui a débuté il y a plus de 20 ans) j’ai finalement pensé à ce dispositif capable de produire une force centrifuge discontinue et sans dépense d’énergie (comme un pendule qui permet de transformer une énergie cinétique en énergie potentielle et cette énergie potentielle en énergie cinétique etc… le dispositif que nous discutons ici permet de produire une force centrifuge de façon discontinue et sans avoir à dépenser d’autre énergie que celle dissipée par les frottements… énergie de frottements qui peut être considérée comme nulle pour une expérience idéale). L’idée sous-jacente était de soumettre des masses à la force centrifuge et afin de produire un travail par le déplacement desdites masses. Or, ce déplacement produisant un travail, deux cas pouvaient se présenter :
1 : soit le « pendule » ralentit (sans frottements) car c’est l’énergie cinétique du pendule qui alimente l’énergie extraite par le mouvement de bras du patineur
2 : soit le « pendule » ne ralentit pas et on ne s’explique pas d’où pourrait bien provenir l’énergie extraite par le mouvement de bras du patineur.

Je n’ai jamais réussi à penser une troisième possibilité…

Comme il était hors de question de penser ou d’imaginer que le moment cinétique (dont je n’avais qu’une compréhension purement intuitive mais pleinement satisfaisante ! ) puisse ne pas être conservé, je me retrouvais alors avec un problème d’addition des énergies.
En effet, si le moment cinétique est conservé alors, en l’absence de tout frottements, le dispositif doit reprendre 20 tours à l’enrouleur sur 20 tours à l’origine ET QUE LES BRAS BOUGENT OU PAS ! ! ! !…….
(c’est cette affirmation que je vous demande de méditer longuement ! et écoutez-moi pour une fois, faites-le ! ).

Or, le mouvement des bras permet d’extraire une énergie (cf. mouvement du sceau).

Vous me dites que c’est normal et puisque l’énergie se dissipe… Mais réussir à expliquer une perte ne réussit pas à expliquer un SURPLUS ! ! ! ! ! ! !……….. C’est la raison pour laquelle la notion même de frottement est superfétatoire pour comprendre qu’il y a un problème, pour comprendre que nous avons ce problème : aussi dingue que cela puisse paraître, les lois de conservation du moment cinétique et de l’énergie (totale ! ) semblent s’opposer.

Si l’on se représente clairement ce problème alors on n’a pas besoin de faire l’expérience et pour en perdre le sommeil ! ! ! !…… (ce qui m’a conduit à faire l’expérience et pour garder la santé).

Vient l’expérience tant attendue ( ! ) et… patatra… le « pendule » s’arrête… Incompréhensible ! ! !… Je ne pouvais admettre que le moment cinétique ne se conserve pas. Cela n’a aucun sens ! ! !….

Mais si le « pendule » ne s’était pas arrêté… alors il aurait repris 17,2 tours…. Mais alors d’où serait venue l’énergie qui fait que sceau monte avec sa masse de 5kg ? ? ? ? ?……….

cordialement
ventout

[invite6aa21dd9]

Bonjour Ventout.

J’ai bien compris votre problème de conceptualisation. Cette discussion a pour but de l’isoler et de le résoudre. Si vous le voulez bien finissons ce que nous avons commencé, nous sommes presque au bout.

Avant de passer à la suite, je vous explique le point 8).

En mécanique, il existe des frottements fluides qui dépendent de la vitesse (frottements de l’air, par exemple) et des frottements solides qui n’en dépendent pas, comme indiqué au point 4).
La conséquence de leur indépendance à la vitesse est qu’ils font perdre la même quantité de vitesse au corps considéré à chaque seconde. Pour être rigoureux c’est une approximation. Néanmoins, les frottements solides sont pratiquement constants, contrairement aux frottements fluides qui sont proportionnels à la vitesse.
Ainsi, l’amplitude d’une oscillation diminue exponentiellement sous l’effet de frottements fluides.
L’amplitude d’une oscillation diminue linéairement sous l’effet de frottements solides.

Passons à la suite.
10) Sous l’effet du même couple, il est plus difficile de mettre en rotation/de freiner un patineur bras écartés, qu’un patineur bras repliés, en l’absence de frottements.
Exemple : Arrêter un patineur de votre dispositif bras écartés est plus facile en le saisissant au bout des bras que près de l’axe.

11) La période T des oscillations (si vous n’arrêtiez pas le patineur au bout d’une pseudo-période) est d’autant plus grande que les bras sont écartés.
Exemple : Lancez un patineur bras maintenus repliés dans votre dispositif et mesurez quelques pseudo-périodes pour avoir une pseudo-période moyenne. (1 pseudo période = le temps de dérouler (20 tours à 0 tours) + le temps d’enrouler jusqu’à 17 tours environ + le temps dérouler et enrouler dans l’autre sens jusqu’au retour à la position d’arrêt avant de repartir dans l’autre sens.)
Lancez un patineur bras maintenus écartés, et faites la mesure de la pseudo-période moyenne.
Comparez les pseudo-périodes. Vous constaterez qu'elles sont plus longues pour le patineur bras écartés.

En effet, si le moment cinétique est conservé alors, en l’absence de tout frottements, le dispositif doit reprendre 20 tours à l’enrouleur sur 20 tours à l’origine

Tout à fait, et cela à chaque période.

12) Conséquence de 10) et 11) : un patineur dont la vitesse est réduite par écartement des bras reprendra autant de tours à chaque période sous l’effet du couple de rappel, qu’un patineur bras repliés, en l’absence de frottements, mais la période des oscillations est plus grande pour le patineur bras écartés.
En d’autres termes, l’amplitude des oscillations est constante en l’absence de frottements, seule la durée d’une oscillation est plus longue dans le cas bras écartés.


Cordialement.

[invitecc43cae8]

Bonjour kognou !

J’ai bien compris votre problème de conceptualisation. Cette discussion a pour but de l’isoler et de le résoudre. Si vous le voulez bien finissons ce que nous avons commencé, nous sommes presque au bout..

Formidable ! Et je vous remercie encore. Mais j'ai bien peur que vous soyez un peu trop optimiste... (trois ans que ça dure...). En effet, j'estime que l'approche "frottement" est condamnée d'avance à échouer dans tous les cas et pour une raison claire à la compréhension "d'ensemble"... Mais j'espère me tromper !

En mécanique, il existe des frottements fluides qui dépendent de la vitesse (frottements de l’air, par exemple) et des frottements solides qui n’en dépendent pas, comme indiqué au point 4).
La conséquence de leur indépendance à la vitesse est qu’ils font perdre la même quantité de vitesse au corps considéré à chaque seconde. Pour être rigoureux c’est une approximation. Néanmoins, les frottements solides sont pratiquement constants, contrairement aux frottements fluides qui sont proportionnels à la vitesse.
Ainsi, l’amplitude d’une oscillation diminue exponentiellement sous l’effet de frottements fluides.
L’amplitude d’une oscillation diminue linéairement sous l’effet de frottements solides..

Ok, mais je souhaiterais, pour la suite, que nous ne considérions qu'une seule oscillation et entre deux arrêts naturels (sauf pour faciliter vos explications) et puisque le problème est tout entier en UNE oscillation.

10) Sous l’effet du même couple, il est plus difficile de mettre en rotation/de freiner un patineur bras écartés, qu’un patineur bras repliés, en l’absence de frottements.
Exemple : Arrêter un patineur de votre dispositif bras écartés est plus facile en le saisissant au bout des bras que près de l’axe.

Oui, par effet de levier (mais dans l'expérience réelle comme dans l'idéale... il n'y a pas de "levier": le diamètre de l'enrouleur est le même pour toutes les expériences et tous les patineurs).

11) La période T des oscillations (si vous n’arrêtiez pas le patineur au bout d’une pseudo-période) est d’autant plus grande que les bras sont écartés.

je ne comprends pas la parenthèse: """(si vous n'arrêtiez pas le patineur au bout d'une pseudo-période)"""
J'aurais dit: la période T de l'oscillation est d'autant plus grande que les bras sont écartés.
Et à ça je dis "oui", ou que le diamètre de l'enrouleur est plus petit.

Exemple : Lancez un patineur bras maintenus repliés dans votre dispositif et mesurez quelques pseudo-périodes pour avoir une pseudo-période moyenne. (1 pseudo période = le temps de dérouler (20 tours à 0 tours) + le temps d’enrouler jusqu’à 17 tours environ + le temps dérouler et enrouler dans l’autre sens jusqu’au retour à la position d’arrêt avant de repartir dans l’autre sens.)
Lancez un patineur bras maintenus écartés, et faites la mesure de la pseudo-période moyenne.
Comparez les pseudo-périodes. Vous constaterez qu'elles sont plus longues pour le patineur bras écartés..

oui, parfaitement.

12) Conséquence de 10) et 11) : un patineur dont la vitesse est réduite par écartement des bras reprendra autant de tours à chaque période sous l’effet du couple de rappel, qu’un patineur bras repliés, en l’absence de frottements, mais la période des oscillations est plus grande pour le patineur bras écartés.
En d’autres termes, l’amplitude des oscillations est constante en l’absence de frottements, seule la durée d’une oscillation est plus longue dans le cas bras écartés...

Tout à fait: c'est l'une des premières expériences que j'ai faites. Comparer le nombre de tours repris selon que les bras sont attachés ou libres de s'écarter. Résultat: 17,5 repris avec bras attachés et 17,2 tours repris avec bras libres de s'écarter (et même lorsque l'écartement allait au plus haut autorisé par les dimensions de la structure et avec sceau vide).
J'ai mis la PETITE différence de 0,3 sur le dos de l'énergie perdue par les vibrations et chocs résultant du mouvement des bras ainsi que le frottement plus important avec l'air (bras écartés: plus d'air brassé), tout ça de façon intuitive.

Cordialement
ventout

[invite6aa21dd9]

Bonjour Ventout.

Tout d’abord des précisions sur les points précédents.

Oui, par effet de levier (mais dans l'expérience réelle comme dans l'idéale... il n'y a pas de "levier": le diamètre de l'enrouleur est le même pour toutes les expériences et tous les patineurs).

Tout a fait.
Je voulais juste illustrer que ce même couple n’a pas le même effet sur un patineur bras repliés que sur un patineur bras écartés.

je ne comprends pas la parenthèse: """(si vous n'arrêtiez pas le patineur au bout d'une pseudo-période)"""
J'aurais dit: la période T de l'oscillation est d'autant plus grande que les bras sont écartés.

Tout a fait. Le fait d’observer plusieurs périodes permet de se rendre compte que leur durée est constante, d’une oscillation à l’autre, en l’absence de frottements.

Passons à la suite.
Nous abordons la partie la plus épineuse du problème, les implications liées aux frottements.

13) En toute rigueur, les frottements solides diminuent l’amplitude des oscillations de manière linéaire au cours du temps.
C’est pour cela qu’on observe des pseudo périodes dans votre expérience d’atelier au lieu de périodes, comme dans l’expérience de pensée sans frottements.
Ceci explique que vous observez une reprise de 17 tours au lieu de 20 au bout d’une pseudo-période.
Si vous laissiez le patineur poursuivre ses évolutions, au bout du même temps, le patineur serait à l’arrêt à environ 14 tours avant de repartir dans l’autre sens, et ainsi de suite. On ne tient compte ici que des frottements solides. En présence de frottements fluides, la diminution d’amplitude entre chaque pseudo périodes est exponentielle.

Le point 13) n’a pour but que d’expliquer pourquoi on reprend moins de tours à chaque pseudo-période.

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Bonjour Kognou !

13) En toute rigueur, les frottements solides diminuent l’amplitude des oscillations de manière linéaire au cours du temps.
C’est pour cela qu’on observe des pseudo périodes dans votre expérience d’atelier au lieu de périodes, comme dans l’expérience de pensée sans frottements.
Ceci explique que vous observez une reprise de 17 tours au lieu de 20 au bout d’une pseudo-période.
Si vous laissiez le patineur poursuivre ses évolutions, au bout du même temps, le patineur serait à l’arrêt à environ 14 tours avant de repartir dans l’autre sens, et ainsi de suite. On ne tient compte ici que des frottements solides. En présence de frottements fluides, la diminution d’amplitude entre chaque pseudo périodes est exponentielle.
Le point 13) n’a pour but que d’expliquer pourquoi on reprend moins de tours à chaque pseudo-période.

Tout à fait !
Cependant nous ignorons la part exacte revenant aux frottements solides et puisque l'élastique n'a pas un rendement de 100%.
Autrement dit l'élastique pourrait être responsable de peut-être 80% de la perte constatée de 2,8 tours (2,8 = 20 - 17,2).

Jusque-là je vous suit à 100%

cordialement
ventout

[invite6aa21dd9]

Bonjour Ventout.

Cependant nous ignorons la part exacte revenant aux frottements solides

Oui. Négligeons les donc dans un premier temps, et voyons ce que ça donne.

Tout d’abord, 2 mots du moment cinétique du patineur.

14) La variation de moment cinétique du patineur est égale au couple de rappel de l’élastique.
Dans les faits cela se traduit par ceci, en l’absence de frottements :
- Quand vous lâchez le patineur alors à 20 tours, son moment cinétique est nul.
- Il augmente sous l’effet du couple de l’élastique, jusqu’à 0 tours.
- Il diminue ensuite jusqu’à -20 tours. (le couple change de signe).
- Il est nul à -20 tours.
- Et ainsi de suite.

Voyons maintenant les considérations énergétiques en l’absence de frottements.
15) Le patineur et le sceau qui lui est lié sont soumis à la gravité. L’énergie mécanique du système se conserve en l’absence de frottements.

16) L’énergie cinétique du patineur + son énergie potentielle = l’énergie mécanique. L’énergie mécanique ne varie pas au cours du temps.

17) Quand la force centrifuge, dont la résultante avec la réaction du bras du patineur et le poids, écarte les bras du patineur et les fait s’élever, l’énergie cinétique du patineur diminue. Cette diminution est compensée par une augmentation de l’énergie potentielle de pesanteur. (le sceau monte, et les bras aussi).

18) Dans la partie c) de votre expérience d’atelier, vous attendez que l’énergie potentielle soit maximale pour soulever le sceau.

19) en soulevant le sceau, vous fournissez un travail, qui augmente encore l’énergie potentielle de pesanteur du sceau, et de son patineur lié.

20) Qu’elle est selon vous la conséquence de ce travail (et donc de l’augmentation de l’énergie potentielle du système) sur l’énergie cinétique du patineur ?

Cordialement.

[invitecc43cae8]

Bonjour Kognou !

14) je comprends l'idée. Cependant dans ma représentation le couple change de signe à 0 tours, lorsque le moment cinétique est maximal.

15) Oui, l'énergie potentielle de départ étant représentée par 20 tours sur l'enrouleur, cette énergie se transformant pour partie en énergie cinétique et en partie en énergie potentielle tranférée dans l'élévation du sceau avec la masse qu'il contient + l'énergie potentielle que représente l'écartement des bras et puisqu'ils s'élèvent en s'écartant. Et en l'absence de frottements, l'énergie cinétique se retransforme totalement en énergie potentielle (on reprend 20 tours sur l'enrouleur).

16) """L’énergie cinétique du patineur + son énergie potentielle = l’énergie mécanique. L’énergie mécanique ne varie pas au cours du temps.""" oui

17) """""Quand la force centrifuge, dont la résultante avec la réaction du bras du patineur et le poids, écarte les bras du patineur et les fait s’élever, l’énergie cinétique du patineur diminue. Cette diminution est compensée par une augmentation de l’énergie potentielle de pesanteur. (le sceau monte, et les bras aussi).""""
c'est aussi ce que je pense

18) """"Dans la partie c) de votre expérience d’atelier, vous attendez que l’énergie potentielle soit maximale pour soulever le sceau."""" Exact ! Judicieuse remarque !

19) """"en soulevant le sceau, vous fournissez un travail, qui augmente encore l’énergie potentielle de pesanteur du sceau, et de son patineur lié.""" non. Le sceau tendait le fil par son poids et je prive le patineur de cette énergie potentielle qui n'est pas rendue en énergie cinétique.

20) """"Qu’elle est selon vous la conséquence de ce travail (et donc de l’augmentation de l’énergie potentielle du système) sur l’énergie cinétique du patineur ?"""" Bien que cette énergie potentielle soit augmentée elle n'est jamais rendue au patineur: il en est privé. On s'attend donc à ce que cette perte d'énergie cinétique se traduise, se manifeste quelque part...

cordialement
ventout

[invitecc43cae8]

Attention, possibilité de confusion sur le (18): il s'agit de l'énergie potentielle du sceau... car c'est l'énergie cinétique du patineur qui est maximale.

[invitecc43cae8]

Bonjour kognou !

l'expression du point (17) et mon comentaire sont ambigus.

L'énergie totale (20 tour à l'enrouleur) est, pour partie, transférée en énergie cinétique au patineur. Cet acroissement d'énergie cinétique dure de façon continue jusqu'à ce que l'enrouleur soit vide. Parallèlement, l'énergie potentielle transférée dans l'élévation du sceau et des bras augmente aussi jusqu'à ce que l'on ait 0 tours à l'enrouleur.
Cependant, dans la manip, il y avait des aimants permanents qui tenaient les bras jusqu'à ce que la force centrifuge soit suffisante pour qu'ils se détachent et, dans cette configuration, en effet, une partie de l'énergie cinétique du patineur lui est reprise et distribuée dans le sceau et les bras.

Cordialement
ventout

[invite6aa21dd9]

Bonjour Ventout.

Vous êtes, me semble-t-il, d’accord pour constater qu’après votre action sur le sceau, le patineur converti de son l’énergie cinétique en énergie potentielle de pesanteur (« les bras s’élèvent davantage », message #28). Si vous ne soulevez pas le sceau, ça n’est pas le cas. Aussi, l’élastique « consomme » aussi une partie de cette énergie cinétique pour « engranger » de l’énergie potentielle.
Ma question est simple :

Pour quelle raison pensez vous qu’après avoir soulevé le sceau, et donc après avoir permis une conversion d’énergie cinétique supplémentaire du patineur en énergie potentielle, il reste assez d’énergie cinétique pour retourner à 20 tours (ou 17).

Je pense pour ma part, que l’élastique « consomme » ce qui reste d’énergie cinétique une fois les bras écartés davantage.
En effet, je vous ai montré par des petits calculs dans mes messages précédents, qu’écarter les bras consomme énormément d’énergie cinétique. (pensez à une patineuse artistique en rotation qui s’arrête complètement très vite (en moins de 2 tours) en écartant les bras, avec de tout petits frottements (sur de la glace)).
Ainsi, si l’augmentation conséquente de moment d’inertie (avec le carré de la distance à l’axe) n’est pas tout à fait suffisante pour expliquer les 2,5 tours avant demi-tour, les frottements font le reste.
Pour le calculer il faudrait que vous décriviez complètement les caractéristiques de votre système.
Aussi, n’oubliez pas que la période d’oscillation est d’autant plus longue que les bras sont écartés, et que du coup, les frottements ont « bien plus le temps » de freiner un patineur dont la vitesse est de plus très faible bras très écartés.

En résumé, je ne vois pas de problème dans vos résultats expérimentaux. Nous avons vu ensemble grosso modo comment les différentes formes d’énergie se convertissent l’une en l’autre au cours du mouvement, je n’ai pas vu de contradictions sur le plan énergétique.

Pour ce qui est du moment cinétique du patineur, il varie avec le couple, jusqu’à s’annuler définitivement si vous n’arrêtez pas le patineur au bout d’une pseudo période. Je ne vois pas de problème non plus de ce côté-là.

Je vous demande donc, à la lumière de ces quelques messages, de présenter clairement ce qui vous choque dans votre expérience d'atelier.

Cordialement.