Question sur le vide

[invite0af77285]

Bonjour,

j'ai un projet un peu farfelu et je me demandais quelque chose...

Si j'avais une sphère (disons une sorte de ballon) composée d'un matériel assez léger et très resistant à la compression (ex: de la fibre de carbone) et que je réduirais suffisament la densité de l'air dans le "ballon" grâce à une pompe à vide, est-ce que la sphère s'élèverait à cause de la poussée d'Archimède (comme dans un ballon dirigeable, l'hélium est moins dense que l'air ambiant) ou est-ce qu'elle resterait au sol à cause du "poids" de l'air, puisque la pression sur la paroi interne serait beaucoup moins élevée (ex: il est presque impossible de soulever une cloche à vide de son socle après "avoir fait le vide")?

J'espère ne pas avoir trop blasphèmé les concepts de physique submentionnés. Ce n'est pas ma matière la plus forte!

Merci d'avance!
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[invite4ff2f180]

Bonjour,
Le problème est que même si tu parviens à faire un vide très poussé, le poids des parois empêchera ton ballon de décoller !
Et puisque pour réaliser des parois suffisamment solide (pour résister à un tel vide) tu as besoin de parois solides (et donc lourdes...) cette méthode ne te permettra pas de faire décoller un ballon.
Cordialement.

[invitee27654c6]

Salut,
C'est très théorique mais je mais il y a là une question intéressante.
Je pense que c'est en effet tout à fait possible en théorie.

De mémoire, il me semble que la masse volumique de l'air est de +- 1.2 kg/m³.
En pratique c'est impossible de faire totalement le vide, il reste toujours quelques (millions ou plus) de molécules/mm³.

Mais en théorie, si tu parvient à te rapprocher du vide dans une sphère (non déformable) et que la masse volumique de ta sphère (masse de l'enceinte + masse volumique de l'air dans la spère (très très faible)) est inférieure à 1.2km/m³ (masse volumique de l'air), dans ce cas ta sphère s'élèvera.

Bien sûr ceci est tout à fait théorique mais en réalité comme le dis Mixoo aucun composant ne permettra de résister au vide en ayant un masse volumique si faible. Tu pourrai alors penser augmenter le volume de ta sphère pour répartir la masse de l'enceinte sur un plus grand volume mais dans ce cas tu devra également augmenter l'épaisseur de ton enceinte sinon elle cèdera (dixit Pascal p=F/S).
En réalité c'est donc impossible mais si tu change de milieu en revanche rien de plus simple... une balle de tennis dans l'eau remonte à la surface!

Assez parler comme ça
Bien à toi

[invite0af77285]

Bonjour,

Tout d'abord, merci d'avoir répondu à ma question aussi rapidement!

Alors, il semble que cela serait possible en théorie, mais qu'en pratique le ballon serait trop lourd pour s'élever. Or, je me demandais si cela fonctionnerait avec une sphère en fibre de carbone (densité = 1,7-1,8). Je crois que la fibre de carbone peut resister à la pression atmosphérique (et même un peu moins, puisque le vide n'est jamais absolu).

Sinon, peut-être un squelette de tubes en fibre de carbone recouvert d'une toile de Kevlar (densité = 1,4) suffisament tendue pour ne pas se déformer. Les tubes en fibre de carbone ne casseraient pas sous la pression (je crois, c'est à vérifier) et la toile en Kevlar ne se déchirait pas vue sa haute résistance à la traction et à l'élongation. De plus, la densité du Kevlar se rapproche de celle du nylon (densité = 1,150) utilisée pour les montgolfières à air chaud. Cependant, l'air chaud dans une montgolfière est plus dense que "le presque-vide" engendré par une pompe à vide.

Qu'en pensez-vous?

Merci encore une fois!

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee27654c6]

Imagines... la masse volumique du kevlar (d=1.4 d'après ce que tu m'as dis): 1400 kg/m³ soit plus de 1000 fois supérieur à celle de l'air (masse volumique air : 1.2 kg/m³). Le volume à l'intérieur de la sphère devra être colossale et donc une épaisseur de tôle encore plus.

Le principe de la montgolfière est d'abaisser la masse volumique de l'air dans le ballon. C'est un petit peu ce que tu essayes de faire mais la différence est que toi tu veux faire varier la masse volumique en modifiant la pression et cela engendre des contraintes (sphère rigide, résistance des parois...) qui vont à l'encontre de ce que tu souhaite obtenir. Dans une montgolfière, c'est le facteur température du va faire varier la masse volumique, et la température n'engendre pas de telles contraintes (température limitée +- 90°C).

Je pense avoir déjà vu des discussions sur l'épaisseur des réservoirs. Va y jeter en coup d'oeil si tu n'es pas encore convaincu. C'est très impressionnant de voir l'épaisseur requise pour qu'un réservoir résiste au vide (surtout si tu envisages de très grand volume).

Ce lien te donnera aussi une idée de ce qui arrive quand on abaisse la pression même si ce réservoir à l'air solide à vue d'oeil.
http://www.youtube.com/watch?v=E_hci9vrvfw


Bonne recherche
Si jamais tu trouve une solution à ton problème tu risques bien de te retrouver avec le prix nobel.. http://forums.futura-sciences.com/im...ies/Bravo1.gif (qui sait peut-être une sphère en fil de toile d'araignée, dont la résistance, la légèreté sont réputé exceptionnel.... à méditer).


a+

[f6bes]

Bonjour,

Tout d'abord, merci d'avoir répondu à ma question aussi rapidement!

Alors, il semble que cela serait possible en théorie, mais qu'en pratique le ballon serait trop lourd pour s'élever. Or, je me demandais si cela fonctionnerait avec une sphère en fibre de carbone (densité = 1,7-1,8). Je crois que la fibre de carbone peut resister à la pression atmosphérique (et même un peu moins, puisque le vide n'est jamais absolu).

Sinon, peut-être un squelette de tubes en fibre de carbone recouvert d'une toile de Kevlar (densité = 1,4) suffisament tendue pour ne pas se déformer. Les tubes en fibre de carbone ne casseraient pas sous la pression (je crois, c'est à vérifier) et la toile en Kevlar ne se déchirait pas vue sa haute résistance à la traction et à l'élongation. De plus, la densité du Kevlar se rapproche de celle du nylon (densité = 1,150) utilisée pour les montgolfières à air chaud. Cependant, l'air chaud dans une montgolfière est plus dense que "le presque-vide" engendré par une pompe à vide.

Qu'en pensez-vous?

Merci encore une fois!

BJr à toi,
Ton probléme se réduit à un probléme de densité entre l'air et ton ballon. Voir Mr Archiméde.
Si tu arrives à réduire la densité de ton ballon à une valeur inférieure à celle de l'air, c'est gagné.
Y a plus qu'à.
Bonne journée