Pression exercée lors d'un impact

[invite6110acf8]

Bonjour la communauté !
Je vous explique un peu le contexte de mon problème : je suis avec 2 amis plongé dans un sujet de TPE qui est un peu complexe
Notre sujet porte sur la joute équestre, nous voulons calculer la pression exercée sur la targe de l'adversaire lors de l'impact.

Pour cela nous connaissons la masse de chaque "élément" (cheval, chevalier, lance, armure...) ainsi que la masse totale m=627 kg
On connaît également la vitesse v=27 km/h ainsi que la quantité de mouvement M=4703 kg.m/s

Est-il possible de calculer cette pression lors de l'impact ? Merci d'avance et bonne journée à tous !
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[Gilgamesh]

Est-il possible de calculer cette pression lors de l'impact ? Merci d'avance et bonne journée à tous !

Très compliqué... car il faut connaitre l'élasticité du système sur toute la chaine cinématique "bras attaquant + lance + targe + bras défenseur" sur la durée du choc alors que c'est bourrés d'amortisseurs (les bras, les vêtement, les tampons divers...).

a+

[invite6110acf8]

Ok...
On va essayer de s'y prendre autrement, le but final étant de trouver pour quelle pression l'insert en balsa situé au bout de la lance éclate.
Merci !

[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Je partage l'opinion de Gilgamesh.
La force et la pression dépendent de la distance et le temps que les objets en collision mettent pour diminuer leur vitesse.
Dans votre cas c'est encore plus compliqué car il s'agit de plusieurs corps cheval-selle-cavalier-bras-lance, et une chaîne similaire de l'autre côté. Et ils ne diminuent pas leur vitesse ni de la même valeur ni dans un même temps ou distance.
Le seul impact "dur" est celui de la lance et de la targe. Derrière il y a des bras plus ou moins musclés ou, éventuellement, le torse de jouteurs.
Je pense que toutes les estimations seront plus ou moins fantaisistes et que cela dépendra de quelles forces on parle.
Si ce sont les forces sur le corps de jouteurs, il faudrait faire une vidéo pour voir dans combien de temps le cavalier passe de sa vitesse de course à sa vitesse "arrêté" quand il est désarçonné. Et cette force ne sera qu'une moyenne.
Je ne crois pas que ce type de "forces d'impact" présente un intérêt quelconque. La plupart des valeurs données (chocs de voiture, par exemple), sont fantaisistes et ne sont données que pour impressionner le public non averti. Dans ce cas n'importe quel valeur fait l'affaire.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jaunin]

Bonjour, Banasura,
Sans vouloir en rajouter je suis aussi d'accord avec Gilgamesh et LPFR, que je salue tous deux.
Soit il vous est possible d'installer un appareil de mesure sur la Targe, ou bien selon votre poste #3 vous faites une étude d'écrasement sur le balsa avec un appareil de chute.
Mais là sa ne sara toujours pas juste par rapport à deux cavaliers, face à face qui ont tous deux des caractéristiques élastiques différentes, alors que votre système d'écrasement sera rigide.
Cordialement.
Jaunin__

[Gilgamesh]

En fait, ce n'est pas la force (ou la pression) qui compte mais l'énergie absorbée, c'est un peu plus simple parce qu'on intègre sur toute la durée du choc, mais concrètement ça me semble encore hors de portée du calcul (surtout sans disposer des caractéristique techniques du balsa...).

Ceci dit, vous avez un retour d'expérience à la base pour vous lancer dans ce genre de pratique (certe sympathique sur le principe) ? Parce qu'un choc de 2 cavaliers à 27 km/h c'est quand même sévère...

En tout cas, la seule solution pragmatique me semble de passer aux tests sur cibles statiques pour dimensionner la pièce et d'y aller molo au départ quand vous passerez à des joutes réelles .

a+

edit : croisement avec Jaunin. C'est vrai que l'essai de chute c'est beaucoup plus pratique (et précis!) pour faire des mesures

[LPFR]

Re.
Peut-être que le plus sage est de ne pas utiliser du balsa mais quelque chose qui n'éclate pas.
C'est le conseil que je tiens d'Henri II.
Du caoutchouc, par exemple. Au lieu d'éclater, la force augmentera, ce qui est un moindre mal.
A+

[invite6110acf8]

Bonsoir tout le monde,
Merci pour vos précisions !
@ Gilgamesh : oui on a, enfin c'est très relatif ) une certaine expérience dans la joute car une personne de notre groupe la pratique de temps en temps et a assisté à des tournois, c'est de là qu'est venu l'idée, mauvaise ou non

En tout cas je vais discuter de vos propositions avec les autres membres de mon groupe lundi, on verra comment on fait les test ! Je vous tiens au courant !
Bonne soirée

[invite6110acf8]

Bonjour bonjour !
Je vous réponds avec un peu de retard car on a fait des tests à la verticale et on a mesuré à partir de quelle pression le balsa éclatait. On a fait les mesures avec des échantillons balsa plus ou moins fendus pour voir la différence et avec le graphique il y a l'air d'avoir proportionnalité mais je n'ai pas vérifié.
Question : est-ce que nos résultats sont vraiment différents des résultats réels avec l'absorption du chocs ou est-ce que la différence est négligeable ?
Je récupère la feuille et je vous transmets les résultats
Merci pour tout et bonne journée

[LPFR]

Bonjour.
Pour que vous tests soient utilisables, il faut bien connaître les conditions du choc.
C'était quoi contre quoi? Et le "quoi" fixe, comment était-il tenu?
À priori, les résultats du test n'ont rien à voir avec la situation réelle. Il faut faire des calculs (si on a des valeurs) pour pouvoir les relier.
Au revoir.

[invite6110acf8]

Désolé pour le retard
La presse est en acier, mais comme le balsa (qui fait 1mètre de long) était trop long pour rentrer dans la presse, on a coupé 30cm au bout, ça ne change rien non ?
@bientôt

[Gilgamesh]

Désolé pour le retard
La presse est en acier, mais comme le balsa (qui fait 1mètre de long) était trop long pour rentrer dans la presse, on a coupé 30cm au bout, ça ne change rien non ?
@bientôt

Basiquement, si.

wiki : Le flambage ou flambement est un phénomène d'instabilité d'une structure, qui soumise à un effort normal de compression, a tendance à fléchir et se déformer dans une direction perpendiculaire à l'axe de compression (passage d'un état de compression à un état de flexion).

C'est la principale instabilité d'une poutre soumis à une pression longitudinale, comme une lance contre un bouclier.

La force limite de flambage est (formule d'Euler) :


avec
E : module d'Young. A chercher sur des tables pour le balsa...
I : moment quadratique d'inertie. Pour un tige pleine de diamètre d :

L_k : longueur équivalente à celle d'une poutre rotulée-rotulée.

Plus la poutre est longue plus la force de flambage sera faible, et comme tu peux le constater c'est proportionnel à l'inverse du carré de la longueur de la poutre. C'est donc une caractéristique assez sensible. Si L0 est la longueur nominale et L la longueur de la poutre d'essai il faut multiplier la force mesurée par (L/L0)² pour avoir la force de flambage appliquable à L0.

a+

[invite6110acf8]

Sympa ces formules^^
Sérieusement, désolé de up ce topic, et bonne année !
On est en train d'essayer de calculer avec tes formules, mais on ne sait pas quelles sont les unités, et pour tout dire, on a pas trouvé sur internet...
D'après ce qu'on a compris, "d" représente le diamètre en mètres...
Mais le module de Young est en MPa ou en GPa ?
Et qu'est-ce que représente Lk précisément ???
Merci pour tout

[LPFR]

Bonjour.
Comme Gilgamesh n'a pas l'air connecté, je vous réponds.
Comme Gilgamesh est un physicien, toutes ses unités sont par défaut en SI. Donc, le module de Young est en Pa.
L_k, est la longueur de la poutre si elle n'est pas "tenue" aux extrémités (donc, rotulée). Je ne connais pas la formule pour des poutres tenues aux extrémités.
Au revoir.

[Gilgamesh]

Bonjour,

Soit L la longueur de la poutre.

a) pour une poutre rotulée aux deux bouts :
L_k = L

b) pour une poutre encastrée - encastrée mobile (selon l'axe vertical),
L_k = 0,5 L

c) pour une poutre encastrée-rotulée, ;
L_k = 0,7 L

d) pour une poutre encastrée-libre, .
L_k = 2 L

Pour le cas d'un lance tenu par l'attaquant et percutant la targe, ça devrait correspondre au cas d (la lance est "encastrée" dans la main à une extrémité et joue librement à l'autre extrémité sur la surface d'impact). Dans l'essai par contre, faut voir : si c'est un essai de chute ça doit être le cas d j'imagine, mais si c'est un essai où la poutre est tenue des deux cotées, c'est la cas a, b ou c (selon qu'elle est rotulée à l'une ou l'autre extrémité, ou les deux).

a+

[abidi70]

Bonjour !
Je participe au TPE, en faisant le calcul nous trouvons ce résultat : F=23.98
Ce résultat est-il probable ? A quoi nous sert-il très exactement ?

[Gilgamesh]

Bonjour !
Je participe au TPE, en faisant le calcul nous trouvons ce résultat : F=23.98
Ce résultat est-il probable ? A quoi nous sert-il très exactement ?

Un résultat physique ne veut rien dire sans l'unité et le nombre de chiffre significatif doit correspondre a la précision de la mesure ou du calcul (en l'occurrence 2 CS ça me semble un peu too much).

Bon, maintenant si c'est des Newtons, euh... c'est extrêmement faible (ça correspond à environ 2 kilogramme-force !).

a+

[Jaunin]

Bonjour, Abidi70,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Auriez-vous les dimensions de votre pièce en balsa, ainsi qu'une photo de vos résultats?
Cordialement.
Jaunin__

[abidi70]

Bonjour, Abidi70,
Bienvenu sur le forum de Futura-Sciences.
Auriez-vous les dimensions de votre pièce en balsa, ainsi qu'une photo de vos résultats?
Cordialement.
Jaunin__

Bonjour Jaunin et Merci.
Alors les dimensions du balsa est 92cm de Hauteur et 3cm de diamètre (C'est un cylindre).
Merci et au revoir

[invite6110acf8]

Bonjour tout le monde !
abidi a l'air d'avoir du mal avec la photo, je tente le coup

edit : vu la taille de la photo ce n'est pas étonnant qu'elle ne passe pas

[abidi70]

Merci pour la photo a par ca pas d'autre idée ???
Au-revoir