Mécanique des fluides pour rigoler

[Marneus73]

Bonjour à tous,
Petite question, j'ai un de mes voisins qui avait un patator à air comprimé. Il tirait des patates à coté de chez moi jusqu'à ce qu'un jour il trouve que son engin manquait de puissance. Au lieu de monter à 6.5 bars, il a mis 10 bars et le tube en PVC à pété. Il s'est pris des éclats de partout. Sympa comme passe temps...
Moi, j'aurais une petite question au niveau du fonctionnement. Un truc que je n'arrive toujours pas à comprendre. Qu'est ce qui fait que la patate part ? C'est la vitesse de l'air comprimé lors de l'ouverture de la vanne du à la surpression (loi de bernoulli) ? Ou alors c'est la pression totale dans la chambre de compression plus l'espace entre la vanne et la patate (sur le principe P1*V1=P2*V2) qui la fait partir ???
Merci d'avance.
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[Marneus73]

Personne ne connait l'effet de la dépressurisation quasi instantanée d'une chambre sous pression dans une autre ?
En gros ce que je voudrais savoir c'est :
Est-ce que c'est la vitesse de l'air sortant qui propulse la patate ou le fait qu'une seconde chambre de pression se forme derrière la patate et l'envoie en l'air lorsque la pression devient suffisante pour la mettre en mouvement ???

[invite1c3dc18e]

c'est la conservation de l'énergie qui intervient ici. Les molécules de gaz échangent leur énergie cinétique entre elles et avec les parois. La patate elle, elle recoit l'énergie cinétique et bouge car elle n'est pas fixe...

[Marneus73]

Ok merci bien. Et je suppose que l'énergie cinétique mise en jeu se calcule en fonction de la vitesse de détente du gaz par rapport au volume disponible, ou un truc dans le genre non ?
A partir de la pression c'est possible d'avoir une approximation de la vitesse de la patate ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[FC05]

Fais une recherche avec "travail des forces de pression lors d'une détente adiabatique" ... ça devrais donner des trucs ...

[Marneus73]

J'ai trouvé pas mal de trucs sur la détente adiabatique, merci pour l'info. Mais je lutte un peu pour comprendre la thermodynamique. C'est pas évident surtout quand on ne commence pas par le début !
Si j'ai bien compris l'air est comprimé. Lors de l'ouverture il se détends et fournit un travail non ?
J'ai trouvé cette formule, mais dans mon cas, il faut l'appliquer à l'envers ?

DU= W +Q
Énergie interne U : somme des énergies cinétiques et potentielles d’interactions microscopiques
W travail reçu de l’extérieur
Q transfert thermique reçu de l’extérieur

Une fois que j'ai le travail fourni, j'en fais quoi ??? Comment le transformer en énergie cinétique ?

Quel est l'intérêt d'avoir une réduction de diamètre si aucun volume n'intervient ???

[Marneus73]

J'ai encore trouvé d'autres trucs sur le net. J'aurais besoin de savoir si c'est juste.

Énergie interne du gaz parfait :

Loi de Joule :

U = 3/2 nRT comme gaz parfait (PV=nRT) on U = 3/2 PV
ac P en Pa et V en m3

Donc pour un cylindre de diamètre 7cm et longueur 20 cm on a un volume de 0.0007693 m3.
Si on a une pression de 10 bars (=1 000 000 Pa)
L'énergie interne U est de : 3/2*1000000*0.0007693, soit 1153.95 Joule
C'est juste ou complètement HS (ce qui ne me surprendrais pas du tout )

Allé dans le doute je continue

Donc comme U = W + Q et Q = 0 on a un travail de 1153.95 Joules.

Mais comment faire lorsque l'on passe de 10 bars à p atm avec une augmentation de volume. On calcule à t=0 et à t=fin puis on fait la différence pour avoir la variation ? Et pour finir, on suppose que tout ce travail se transforme en énergie cinétique donc on finit par avoir la vitesse.

A peu près juste ou faux de chez harchi faux ???

[Gilgamesh]

Tu as le "corrigé" ici : http://www.chimix.com/an6/sup/ingt30.htm

a+

[FC05]

Tu as le "corrigé" ici : http://www.chimix.com/an6/sup/ingt30.htm

a+

Ouaip ... après on se demande pourquoi il n'y plus de moineaux

[Marneus73]

Ok merci bien, c'est exactement ce que je cherchais, je vais enfin prouver à mon voisin qu'il me racontais n'importe quoi sur la puissance de son engin !!!
Par contre encore un petit souci au niveau des volumes initiaux et de détente.
D'après ce que j'ai compris dans l'exo on aurait un truc de ce genre là :



Un piston comprime l'air et lk'empêche de revenir dans la chambre initiale donc V0 = 5 cm3 et V1 = 25 cm3.
Q : Même si le plomb est tout au fond du canon, on prends le volume du canon ? (apparemment oui car ils l'ont fait).

Et si on a un truc de ce genre là...



...qui n'empêche pas l'air de retourner dans la chambre initiale V1 = 25 + 5 cm3 ???

[Marneus73]

Voila, je me suis fais une petite feuille de calcul basée sur l'exercice du moineau.

J'ai fais le calcul pour le patator de mon voisin, et je trouve des trucs assé cohérents. en ce qui concerne le frottement, ne sachant pas trop j'ai tout maximisé !
Par la suite j'ai trouvé sur le net un prog de calcul de trajectoire. J'ai rentré ma vitesse, un angle initial avec un hauteur et le coeff de frottement. J'ai un graph de la trajectoire et je trouve environ 50 m.
Je trouve que c'est peu par rapport à ce que j'ai vu et entendu.



Est-ce ma modélisation du frottement qui est fausse ?

[Marneus73]