Force d'impact

[Anduriel]

Bonjour,

Je connais la vitesse d'un projectile, et je sais par ailleurs que pour faire tomber un obstacle il faudrait une force de 0,3*g (300g par ex).

Le problème c'est que je ne connais pas vraiment l'acceleration du projectile, et puis la distance entre l'obstacle et le lieu de départ de projectile (qui se fait à v donnée, le projectile passe de 0 à v en quelques microsecondes) n'est pas connue.

Comment me conseillez vous de faire pour connaitre la force maximale engendrée par le choc à la vitesse v?

PS: j'ai lu que force d'impact n'a pas de grande signification, il s'agit plutot d'energie, mais je dois la "convertir" en force...

Merci
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[LPFR]

Bonjour.
On ne peut pas calculer la "force d'impact". Elle dépend de la masse et la vitesse du projectile mais aussi de la distance parcourue pendant l'impact. Et ceci dépend de la rigidité du projectile et de la cible. Et de la nature du choc, plus ou moins élastique.

Vous pouvez bien le voir en vous imaginant en tombant d'une même hauteur sur du ciment ou sur un trampoline. La "force d'impact" ne sera pas la même.

Une force ne se mesure pas en "g" qui est une accélération. Une force se mesure en newtons (un newton est la force nécessaire pour soulever une masse d'environ 0,1 kg). Ni en grammes, au cas où vous vouliez parler des grammes. Le kilogramme est l'unité de masse et non de force.

Votre problème est probablement soluble si vous nous expliquez exactement ce que vous voulez faire, au lieu de poser des mauvaises questions qui n'ont pas de réponse.
Au revoir.

[Anduriel]

une force de 0,3*g (300g par ex).

Je dispose d'un aimant, et l'énoncé me dit qu'il maintient environ 300g. C'est à dire que pour le décoller, j'aurais besoin d'une force d'environ 3N.

Mon objet est donc fixé au sol grace à cet aimant, et je frappe dans une balle en caoutchouc mais plutot rigide (bien tendu!).
La distance se situe entre 0 et 10m, et la vitesse est d'environ 80km/h à l'endroit ou elle est lancée.

J'aimerais maintenant faire des approximations pour savoir quand ma balle peut atteindre l'objet avec 2N
Merci

[LPFR]

Re.
C'est mieux, mais je n'ai pas encore bien compris. Est-ce la balle qui frappe l'objet ou vice-versa?
Est-ce que ce vous voulez faire est savoir si la balle peut renverser l'objet tenu par un aimant?
Dans ce cas il faut la masse et la vitesse de la balle, la masse et la forme de l'objet et le, ou les, endroits où la balle peut frapper. Et il faut une bonne description de la forme car probablement l'objet va basculer au lieu d'être arraché.
Il faut pouvoir calculer le moment cinétique transmis à l'objet et voir si l'énergie donnée est suffisante pour réussir à décoller l'aimant.
Il faut un petit schéma (clair), même à main levée.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Anduriel]

C'est exactement basculé que je souhaite, le montage est fait pour que ça soit le cas.

Je cherche en effet à déterminer si la bille peut renverser l'objet.

Voila le schéma:
http://ctoonline.free.fr/force.gif

La zone hachurée correspond à l'aimant.

Merci

[LPFR]

Re.
Napoléon disait "un bon dessin vaut mieux qu'un long discours".
Maintenant c'est clair.
Je n'ai aps le temps de vous répondre en détail ce soir. Je le ferais demain.
Le résultat dépendra de la hauteur à laquelle frappe la balle. Et le résultat ne sera qu'approximatif car le moment transféré dépend de l'élasticité de la cible.
Par contre il me faut trois données supplémentaires: la forme de la cible (carrée, rectangulaire) (pour pouvoir connaître le moment d'inertie), la masse de la cible et le bras de levier de l'aimant: la distance entre le centre de l'aimant et l'axe du pivot de la cible.
A+

[Anduriel]

Bonsoir et merci de votre réponse.

La cible est une plaque, l'aimant est a 10mm de l'axe de rotation, la cible fait 200g, et la bille tape à 80mm de l'axe de rotation.

J'avoue que je ne vois pas bien comment trouver le lien entre la vitesse, le couple, et l'effort résultant normal à l'aimant.

Merci

[LPFR]

Bonjour.
Je vais faire un calcul. Dans ce calcul il faudra faire des approximations et de hypothèses simplificatrices qui nécessairement diminuent la précision des résultats. Mais il vous servira de basse.
Il faut utiliser des grandeurs que se conservent. Ici c'est le moment angulaire (ou cinétique) avant et après l'impact.
On calcule le moment angulaire par rapport à l'axe de rotation de la cible.
Avant l'impact seule la balle bouge et son moment angulaire sera égal à m.V.d, où 'd' est la distance entre la trajectoire de la balle et l'axe. Ici c'est 80 mm. Vous n'avez pas donné de valeur à la vitesse de la balle. Je prends 12 m/s. Le moment angulaire est 0,02. 12. 0,08 = 0,0192.
Après le choc, la cible se met en mouvement vers la droite (pour l'instant je suppose que rien ne la retient) et la balle peut continuer à la même vitesse que la cible ou rebondir et partir en arrière. Je fais la supposition la plus pessimiste qui est que la balle continue à la même vitesse que la cible. On aura:

où ω est la vitesse de rotation de la cible, I est le moment d'inertie de la cible autour de l'axe et le terme de droite le nouveau moment angulaire de la balle.
Le moment d'inertie de la cible est (2/3)MH² où H est la hauteur de la cible. Avec vos valeurs on obtient I = 1,33 10^(-3). Mais il manque le moment de la partie aimant (mais je pense que sa contribution est faible). Ce qui donne ω= 13,17 r/s.
Cette valeur est celle la cible non retenue. Si elle est fixée il est évident qu'elle ne tournera pas. Elle se limitera à tordre le haut et à osciller en faisant un "ping" plus fort de celui qu'elle fait si elle peut tourner.
Si on imagine qu'elle est totalement rigide, elle se décollera de l'aimant. Mais elle ne tombera que si l'énergie reçue lui permet de s'éloigner suffisamment.
Cette énergie est ½ Iω² ce qui fait 0,115 joules.
Utilisons la valeur que vous donnez pour la force que peut exercer l'aimant pour voir à quelle distance on peut s'éloigner avec cette énergie:
0,115 = 3 . L
Donc L = 0,115/3 = 0,038 m = 38 mm.
Comme la force de l'aimant diminue rapidement des que la distance est plus grande que les dimensions de l'aimant, la distance que l'on peut obtenir est plus grande et votre cible tombera.
Ce calcul est fait pour une vitesse de 12 m/s. Il faudrait que vous le repreniez avec la bonne vitesse.

Comme vous voyez, il y a des incertitudes dans le calcul. Mais je pense que la marge de sécurité est bonne.
Et je vous rappelle que si vous tapez trop bas dans la cible, elle ne tombera pas.
Au revoir.

[Anduriel]

Merci beaucoup pour le détail des calculs, c'est très clair !
Bonne soirée.