Bilan énergétique lors d'un déplacement d'un tuyau

[invite5044b866]

Bonjour, je suis nouveau sur le forum. J'ai trouvé votre site sur internet, j'espère que vous pourrez m'aider.

Voilà mes questions:

1/ Lorsque l'eau sort d'un tuyau d'arrosage avec une certaine vitesse, est-ce que c'est la quantité de mouvement de l'eau qui va dans un sens qui fait qu'on est poussé vers l'arrière ? Il n'y a que cela ?

2/ Lorsqu'un tuyau d'arrosage fermé au bout (l'eau ne coule pas) est plein d'eau mais sans pression (robinet d'arrivée d'eau fermé), est-ce que le fait de mettre la pression (ouvrir le robinet d'arrivée d'eau) fait bouger le tuyau ? En tenant compte que l'eau est bien compressible. J'ai l'impression que le tuyau bouge un peu à cause de la compressibilité de l'eau et uniquement à cause de cela, qu'en pensez-vous ?

3/ Est-ce que déplacer un tuyau fermé au bout (l'eau ne coule pas) rempli d'eau sous pression (robinet d'arrivé d'eau ouvert) fournit/demande de l'énergie ? Là, je reste perplexe car d'un côté je me dis que le déplacement ne peut pas fournir d'énergie sinon on ne respecte pas la conservation de l'énergie (il suffit d'enlever un peu d'eau pour supprimer la compression) et d'un autre côté si cela ne demande pas d'énergie on pourrait compenser la pression de l'eau sur un côté d'un objet placé dans une colonne d'eau (ce qui ferait bouger l'objet) et cela ne respecte pas non plus la conservation de l'énergie.



a++
Loup
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[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
1 - Oui.
2 - Je pense qu'à ce niveau, la compressibilité de l'eau est négligeable, mais l'élasticité du tuyau souple ne l'est pas. Pour 2 bars, la variation relative de volume de l'eau est de 0,01%.
3 - Oui. Ça demande de l'énergie, mais c'est la faute au tuyau. Surtout du fait que plier un tuyau souple demande de le déformer. Et s'il est rempli sous pression, le déformer est plus difficile. Il y a un exemple flagrant, mais la politesse et les bons meurs, m'empêche de le mentionner.
Au revoir.

[sitalgo]

B'jour,

2 - je ne vois aucune raison que la compressibilité de l'eau joue un rôle. Par contre mettre en pression une canalisation courbe a tendance à ouvir l'angle. D'ordinaire, ça ne se voit pas avec un coude métallique car il est suffisamment rigide, mais avec un tuyau souple, une paille coudée, oui.

Il y a un exemple flagrant, mais la politesse et les bons meurs, m'empêche de le mentionner.

François 1er disait que jusqu'à l'âge de quarante ans, il croyait que c'était un os.

[invite5044b866]

Bonjour,

Merci

Il y a un exemple flagrant, mais la politesse et les bons meurs, m'empêche de le mentionner.

De quoi il s'agit ? Vous pouvez faire un dessin ? (je plaisante)

Juste une précision pour le 3/, car j'ai vu un coup (lol) dans un reportage une intervention des pompiers, lorsque la pression a été mise dans le tuyau, toute la canalisation s'est mise droite (jusqu'à blocage), ça veut dire que mettre sous pression le tuyau fournit de l'énergie (vu que pour le tordre il en faut) le bilan énergétique provient de la perte d'une masse d'eau sous pression ? Si vous pouvez m'en dire davantage ?

A++
Loup

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

le bilan énergétique provient de la perte d'une masse d'eau sous pression ? Si vous pouvez m'en dire davantage ?

la dépense énergétique provient du travail de la pression qui augmente le volume du tuyau (énergie = P x V). Comme précisé par LPFR, si le tuyau ne se déforme pas (cas de la canalisation métallique) il n'y a pas de travail, donc pas de dépense d'énergie.

a+

[invite5044b866]

Bonjour,

Si je raisonne par l'absurde: on prend deux colonnes d'eau fixes d'une hauteur H, on place un tuyau de grande longueur en bas entre les deux colonnes (le tuyau peut s'allonger et se raccourcir sur la même verticale). On suppose comme vous dites que le volume du tuyau ne change pas lorsqu'il se déplace. Au bas d'une colonne on place une pièce de la forme d'un "V" qui peut tourner autour de la colonne, la section en bas de la colonne est un disque ôté de ce "V". Le "V" reçoit les pressions P de la colonne sur deux faces qui se trouvent dans la colonne et reçoit une pression du tuyau sur seulement une seule face, le "V" se met à tourner avec la pression, c'est stupide alors il y a bien des pertes quelque part. Où est-ce que cela ne va pas ?

J'ai fait un dessin ! lol

Merci !

[invite6dffde4c]

Bonjour.
La force qui "manque" sur la paroi du V à cause du trou pour le tuyau, est exercée plus en arrière du tube et a la même valeur.
Pour vous en convaincre, débranchez le tuyau de la paroi du V et bouchez-le avec une plaque. Le tube ne bougera pas car comme son volume ne change pas il ne peut pas avoir de travail effectué par le tube.
Vous pouvez mieux "voir" cette force vers l'arrière si vous remplacez le tube souple par un tube souple fait des morceaux rigides couplez entre eux par de tubes perpendiculaires avec des joints de rotation. C'est le système utilisé dans les flèches de distribution de béton des grues qui pompent du béton en haut des bâtiments en construction.
Voir ici.
La force exercée par la pression à une extrémité d'un segment se retrouve à l'autre extrémité.
Au revoir.

[invite5044b866]

J'ai compris ! merci, c'est tout simple en fait. Je me suis posé la question des forces sur un seul coude et là aussi je vois qu'il y a bien aucun travail. Je me doute que votre raisonnement est aussi valable pour un tuyau fermé mais là aussi je ne vois pas où est la force qui annule le travail: on prend un tuyau et on le ferme sur lui-même pour obtenir un cercle, à l'intérieur de ce tuyau il y a partout la pression P, on place le tuyau dans une colonne de section 3/4 de cercle d'eau, il y a la pression P dans la colonne, un quart du cercle du tuyau reste donc dans l'air. Les forces de pression tendent à faire raidir la partie du tuyau qui est dans l'air, comme toutes les forces de la partie du tuyau qui est dans l'eau s'annulent on peut faire en sorte que le volume de tuyau qui est à l'air reste constant.

J'ai fait un petit dessin.
a++

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je n'ai pas saisi ce que vous ne voyez pas.
D'autant plus que votre dessin est parfaitement symétrique par rapport à un plan bissecteur du V. Toute force d'un côté trouve son image de l'autre côté.
Au revoir.

[invite5044b866]

La question est sans doute idiote... mais bon, le tuyau en noir contient de l'eau sous pression P et ce tuyau est plongé aux 3/4 dans une colonne à la pression P. Est-ce que la partie du tuyau qui est dans l'air (1/4) tend à se tendre ? Si oui, et si on fait en sorte que le volume d'eau contenu dans le tuyau (dans sa partie air) est contant alors quelle est la force qui contre le mouvement ?

[invite6dffde4c]

La question est sans doute idiote... mais bon, le tuyau en noir contient de l'eau sous pression P et ce tuyau est plongé aux 3/4 dans une colonne à la pression P. Est-ce que la partie du tuyau qui est dans l'air (1/4) tend à se tendre ? Si oui, et si on fait en sorte que le volume d'eau contenu dans le tuyau (dans sa partie air) est contant alors quelle est la force qui contre le mouvement ?

Re.
Je n'ai pas compris.
A+

[invite5044b866]

On est en vue de dessus, et on voit ce qui est au fond (coupe). J'ai fait un dessin pour montrer ce que j'ai l'impression qu'il pourrait se passer et je ne vois pas quelles sont les forces qui s'opposent à la déformation du tuyau, pour moi le tuyau se tend car la surface externe est plus grande que la surface interne ceci lorsque le tuyau est hors de l'eau par contre dans l'eau le tuyau suit le mouvement.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Dans la partie "centrale" (pas dans l'es "entrées" du tuyau) les forces vers l'extérieur sont identiques aux forces vers l'intérieur. Le tuyau ne peut pas se déformer vers l'extérieur (s'il est "mou" il se gonfle, c'est tout).
Dans les entrées, les forces sur les parties externes sont compensées par les forces des parois qui tiennent le tuyau. Faites un dessin agrandi des entrées et vous verrez.
Au revoir.

[invite5044b866]

Ok, j'ai compris, merci !