Adhérez vous à ceci ?

[invite69c3e0de]

Bonjour,

Adhérez vous à ceci ?

Énoncé :

Soit une corde lesté d’un poids quelconque. Le côté de la corde où se trouve le poids s’appellera B.
Cette corde est embobinée et rattachée à l’axe d’un petit moteur rotatif à son autre extrémité (opposée au poids de lestage) que nous appellerons A. (un peu comme le fil d’un taille bordure qui est embobiné au centre d’un axe de rotation)
Le moteur servira à faire tourner l’ensemble (corde poids) à la manière d’une fronde. La rotation se voudra à vitesse constante pour l’expérience. Au niveau du point de rattachement de la corde à l’axe du moteur (soit A) il y a un frein qui peut bloquer la corde ou la laisser se dérouler.

Imaginons maintenant que cette ensemble (moteur + corde + poids) se trouve en apesanteur (Dans l’espace par exemple) et dans une boite transparente. (Boite transparente simplement pour permettre à un observateur extérieur de voir ce qui se passe dedans.) Le moteur étant fixé à la boite.

Imaginons maintenant que quand la corde tourne à la manière d’une fronde dans un sens, la boite transparente dans laquelle se trouve tout l’ensemble puisse aussi tourner à vitesse égale et strictement opposée au sens de rotation de l’ensemble corde poids. (l'axe du moteur tenant la corde étant bien sûr placé sur le même plan de rotation que celui de la boite)
Nous avons ce que j’appelle deux rotations conjuguées opposées.

Je nomme l’ensemble : boite transparente + moteur + corde + poids : X


Expérience :

Prenons une corde lestée d’un poids en rotation autour d’un axe (une fronde). Imaginons que cette corde se déroule au fur et à mesure qu’elle tourne (car le frein ne rempli pas son office) et que la boite transparente ne tourne pas. La trajectoire du poids décriera une spirale pour un observateur extérieur à X.

Si la corde est en rotation mais ne se déroule pas (car le frein rempli cette fois ci son office) et que la boite transparente ne tourne pas, la trajectoire du poids décriera un cercle pour un observateur extérieur à X.

S’il y a rotations conjuguées opposées et que la corde ne se déroule pas (car toujours freinée) l’observateur extérieur à X verra la corde tendue et le « système » (corde + poids) donnera un segment A B immobile. (Il n’y aura certes pas de mouvement de rotation apparent pour l’observateur mais cependant il y aura bien rotations car sans cela la corde ne serait pas tendue.)

S’il y a rotations conjuguées opposées et que la corde se déroule (car elle n’est pas ici freinée) nous avons une expansion linéaire du segment A B.

Remarque :
Dans ce cadre là, pour qu’il y ait expansion linéaire du segment A B il faut qu’il y ait rotations conjuguées strictement opposées.

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[invite6754323456711]

Bonjour,

Adhérez vous à ceci ?

Il se fait tard. Un schéma ne simplifierait-il pas l'énoncé ?

Patrick

[invitee0b658bd]

Bonsoir,
il est clair que je n'adhere pas!
si l'observateur est dans un référentiel galileen le centre d'inertie de ton systeme boite + corde + moteur restera à la même place. tu verra l'ensemble tourner autour du centre de gravité de l'ensemble.
du point de vue de l'observateur dans un référentiel galiléen le mouvement ne sera pas "simple"

S’il y a rotations conjuguées opposées et que la corde se déroule (car elle n’est pas ici freinée) nous avons une expansion linéaire du segment A B.

je ne pense pas, que même dans un cas particulier (sauf vitesse de rotation nulle) ce cas puisse exister
fred

[invite69c3e0de]

Bien sûr, bon voici un petit schéma fait à la va vite ...
La boite peut être aussi un plateau tournant. (le moteur étant fixé à la boite ou au plateau) C'est le principe de rotations égales et opposées qu'il faut retenir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee0b658bd]

Bonjour,
il est bien évident que tu pourra toujours trouver un referentiel dans le quel tes rotations seront "egales et opposées" mais que ce référentiel ne sera en aucun cas galiléen
fred

[invite69c3e0de]

Bonjour,
il est bien évident que tu pourra toujours trouver un referentiel dans le quel tes rotations seront "egales et opposées" mais que ce référentiel ne sera en aucun cas galiléen
fred

Salut Fred,

Donc dans ce cas tu admets que la corde sera tendu et se déroulera bien qu'elle ne semblera pas être en rotation. On est d'accord alors.

[invitee0b658bd]

oui, si tu places un observateur sur la corde c'est bien ce qu'il verra si il ne vide pas son estomac avant
fred

[invite69c3e0de]

oui, si tu places un observateur sur la corde c'est bien ce qu'il verra si il ne vide pas son estomac avant
fred

On peut aussi dire alors que dans ce cadre là, 2 rotations égales et opposées génères un mouvement de translation linéaire ? Ici dans le schéma de l'exemple ce mouvement s'opèrerait de gauche à droite.

[invitebd2b1648]

Je ne comprends pas les flèches rouges du schéma ...

PS : Où alors c'est contrarotatif ???

[Tifoc]

Bonjour,

Imaginons maintenant que quand la corde tourne à la manière d’une fronde dans un sens

Et pourquoi tournerait-elle à la manière d'une fronde alors que le dispositif que vous décrivez n'a pas la géométrie d'une telle arme ?

[invite69c3e0de]

Bonjour,

On peut prendre un autre exemple, peut être plus simple à donner.

Prenons une potence sur laquelle on attache une corde lestée d'un poids ou disons même une nacelle dans laquelle on peut mettre des occupants. La base de cette potence est rivée sur un moteur. (Un peut comme le principe d'un manège)
Le moteur sur laquelle est rivée cette potence tourne à une vitesse V dans le sens horaire.

Le moteur où est rivé cette potence est lui même rivé à un plateau tournant dans le sens anti-horaire à la même vitesse V.

Il en résultera que les occupants de la nacelle ne verront pas le paysage tourner comme ils le verraient si le plateau tournant ne tournait pas. ils verraient par contre le plateau tournant tourner. Et il subiraient néanmoins la force centrifuge lié aux rotations.
Les observateurs extérieur à ce "manège" verraient la nacelle en équilibre et immobile mais subissant un effet de force centrifuge qui la ferait légèrement s'incliner et s'élever.
Je peux vous refaire un schéma si vous voulez.

[invitee0b658bd]

Bonjour,
pour avoir un raisonnement sain et un debut de compréhension il faut absoluement que quand tu parles d'une rotation tu dises par rapport à quel référentiel
sinon c'est incompréhensible
fred

[invite69c3e0de]

Bonjour,
pour avoir un raisonnement sain et un debut de compréhension il faut absoluement que quand tu parles d'une rotation tu dises par rapport à quel référentiel
sinon c'est incompréhensible
fred

Et bien il y a trois référentiels.
Pour reprendre l'exemple de la nacelle avec ses occupants.

Il y a donc le référentiel de la nacelle.
Celui du plateau tournant.
Et celui de l'observateur externe.

L'occupant de la nacelle ne se verra pas tourner par rapport au référentiel de l'observateur externe. Ainsi, il verra le paysage de l'observateur externe fixe.
L'occupant de la nacelle verra par contre le plateau tournant "en dessous de lui" tourner.

Si une personne se trouve sur le plateau tournant, elle verra tourner la nacelle et le paysage de l'observateur.

L'observateur externe verra tourner le plateau tournant mais pas la nacelle avec ses occupants.

Le référentiel de la nacelle et le référentiel de l'observateur externe ne tourne donc pas l'un par rapport à l'autre. Seul le plateau tourne par rapport aux référentiels observateur externe et nacelle.

Avec ce jeu de référentiel il est possible de faire "léviter" une nacelle sans rotations apparentes pour l'observateur externe et pour l'occupant de la nacelle.
L'occupant de la nacelle subit une force centrifuge sans tourner par rapport au référentiel externe. Si la corde peut se dérouler comme indiquer plus haut, alors l'occupant de la nacelle sera en lévitation sans rotations par rapport à l'observateur externe et en plus il avancera par un mouvement de translation.
Plus les rotations "égales et opposées" seront rapide et plus l'énergie centrifuge sera grande.
Voulez vous un schéma ?
Moi je trouve ça clair.

[invitee0b658bd]

maintenant, il faut préciser quel référentiel est galiléen, car c'est dans ce référentiel que les lois de la mécanique sont simples

[invite69c3e0de]

Le référentiel induisant la force centrifuge est celui de la nacelle mise en rotation par le moteur de la potence.

[invite69c3e0de]

Ce système permet de faire voler la nacelle en ligne droite.
La longueur du vol dépendra de la vitesse des rotations et de la longueur de la corde qui se déroule.

[invite69c3e0de]

Vu qu'après 241 lectures de mon post je n'ai pas d'objections à ma question "Adhérez vous avec ceci", j'en déduit que soit vous êtes d'accord, soit je ne me fais pas bien comprendre et vous ne jugez pas pertinent de répondre.
Vous conviendrez cependant tous que ce procédé de vol en ligne droite (ou translation linéaire) par un principe de rotation égales et opposées est peu commun...

[invitee0b658bd]

bonjour,

maintenant, il faut préciser quel référentiel est galiléen, car c'est dans ce référentiel que les lois de la mécanique sont simples

a cette question, la réponse suivante n'est en aucun cas satisfaisante

Le référentiel induisant la force centrifuge est celui de la nacelle mise en rotation par le moteur de la potence.

1) ton systeme n'ejectant aucune matière les lois de newton imposent que son centre de gravité reste immobile
2) rotation ou pas rotation la loi n°1 s'applique


qu'est ce qu'un refrentiel induisant une force centrifuge ?

Vous conviendrez cependant tous que ce procédé de vol en ligne droite (ou translation linéaire) par un principe de rotation égales et opposées est peu commun...

il me semble surtout traduire des lois de newton et des notions sur les référentiels galiléens mal digérées

fred

[invite69c3e0de]

Fred,

Tu dis ceci :
1) ton systeme n'ejectant aucune matière les lois de newton imposent que son centre de gravité reste immobile
2) rotation ou pas rotation la loi n°1 s'applique

J'ai du mal m'exprimer quelque part.
prend l'exemple d'un manège, le genre de manège où il y a des sièges suspendus à des câbles. Quand le manège tourne, les sièges tournent aussi et la rotation produit une force centrifuge sur les siège qui les fait s'incliner. Les sièges "lévitent" d'une certaine manière sous l'effet de cette force centrifuge. Jusque là tu es d'accord.

Imagine maintenant qu'en parallèle, le manège soit placé dans sa totalité sur un socle tournant dans un sens strictement opposé et à vitesse égales à la rotation du manège et donc des sièges.

Par rapport au socle sur lequel le manège repose, le manège tourne toujours et la force centrifuge demeure.

Mais pour un observateur extérieur à tout ceci le manège ne tourne pas.

[invite69c3e0de]

Fred,

un autre exemple assez imagé pourra peut être d'aider:
Imagine un plateau en forme de disque.
Tu es sur ce plateau et tu cours en rond proche du bord.
Disons que tu cours dans le sens horaire.
Imagine maintenant que le disque tourne en même temps dans le sens anti horaire à la même vitesse que toi.
L'observateur extérieur te verra courir sur place. Cependant tu sera bien en train de courir en rond. Donc tu tourneras...

Reprend cette image avec le système décrit ci dessus et tu auras un vol droit.

[invite69c3e0de]

erratum,
l'exemple de la course à pied sur le plateau tournant n'est pas bon. car courir rompt le contact avec la plateau lorsque les deux pieds sont en l'air entre deux pas...

Un meilleur exemple.
Tu es sur ce plateau en vélo. le fait de rouler te fait garder le contact permanent avec le plateau.

Donc je reprend, tu roules en vélo sur le plateau en forme de disque et tu tournes en rond dans le sens horaire au bord du disque. Le fait de tourner en vélo implique que tu te penches légèrement. Comme tu le sais, on peut se pencher légèrement en vélo lorsqu'on tourne sans tomber grâce à la force centrifuge. Bon. Maintenant si le plateau sur lequel tu te trouve tourne dans le sens anti horaire à la même vitesse que toi alors l'observateur extérieur te verras rouler sur place. Et toi tu verra le paysage extérieur fixe.
Pourtant tu ne tombera pas de ton vélo car la force centrifuge te maintiendra, précisément parce que tu tournes.

[sitalgo]

Bonjour,

Donc je reprend, tu roules en vélo sur le plateau en forme de disque et tu tournes en rond dans le sens horaire au bord du disque. Le fait de tourner en vélo implique que tu te penches légèrement. Comme tu le sais, on peut se pencher légèrement en vélo lorsqu'on tourne sans tomber grâce à la force centrifuge.

Oui.

Bon. Maintenant si le plateau sur lequel tu te trouve tourne dans le sens anti horaire à la même vitesse que toi alors l'observateur extérieur te verras rouler sur place. Et toi tu verra le paysage extérieur fixe.

Oui.

Pourtant tu ne tombera pas de ton vélo car la force centrifuge te maintiendra, précisément parce que tu tournes.

Non.
Car il n'y aucune force centrifuge sur le vélo. Il est immobile par rapport à la terre donc il subit les mêmes forces que le caillou (oui, au départ il y a un caillou pas loin du manège).
Par contre un obervateur type galiléen terrestre (qui tourne avec le disque) peut se demander pourquoi le vélo est droit et ne tombe pas vers l'extérieur. Un calcul rapide va lui montrer qu'il y a une force sortie d'on ne sait où (normal, c'est une force fictive comme celles de Coriolis) qui empêche le vélo de tomber et qui est égale à la force centrifuge qui devrait agir selon son repère.
Mais comme cet observateur est observateur et son intuition de la matière affûté, il se tape sur le front en disant que bien sûr, c'est lui qui tourne, pas le vélo.

[invite69c3e0de]

Sitalgo,

Il est impossible de tourner en vélo à une vitesse supérieure à environ 30 km/h sans se pencher.
Se pencher en vélo sans tomber implique qu'il y a un force centrifuge.
Avec ce que tu dis, il serait alors impossible pour le cycliste de tourner sans tomber.

[invite6754323456711]

Il est impossible de tourner en vélo à une vitesse supérieure à environ 30 km/h sans se pencher.
Se pencher en vélo sans tomber implique qu'il y a un force centrifuge.
Avec ce que tu dis, il serait alors impossible pour le cycliste de tourner sans tomber.

Cela modifie son centre de masse non ?

Si un système isolé ne peut pas de lui-même (c’est-à-dire sans point d’appui) modifier le mouvement de son centre de masse, il peut, étant considéré comme un système étendu, changer sans problème son orientation dans l’espace si cela ne change pas la position de ce centre de masse.

Un chat retombe sur ses pattes.


Il ne reste plus qu'à exprimer formellement le problème que tu soulèves en faisant apparaître clairement les différentes forces qui interviennent dans un modèle MC.


Patrick

[invite69c3e0de]

ù100fil,

Tu dis : Il ne reste plus qu'à exprimer formellement le problème que tu soulèves en faisant apparaître clairement les différentes forces qui interviennent dans un modèle MC.

Oui tu as raison, je vais songer à l'exprimer formellement.

Maintenant le problème du cycliste sur un disque tournant ne me semble pas être un problème, cela me semble même évident. (Quand une mouche vole dans un TGV lancé à 250 km/h et quelle effectue un virage, elle "n'encaisse" que les G de sa propre vitesse par rapport au train puisqu'elle appartient au référentiel du train, heureusement pour elle, elle "n'encaisse pas les G" de la vitesse du train (250 Km/H))

Dans le cadre du cycliste sur le plateau tournant, son référentiel de départ est celui du plateau tournant. Mais comme il tourne en même temps dans le sens opposé, il parait immobile pour l'observateur extérieur au système. C'est tout.

Changez le cycliste par une nacelle accrochée à une potence motorisée (comme décrit plus haut) et vous aurez un vol rectiligne. (pour la nacelle par rapport à l'observateur, la nacelle par rapport au plateau sera évidemment en rotation)

Mais tu as raisons, parfois même les évidences ont besoins d'être exprimées formellement.

[invite69c3e0de]

Dans le cadre du cycliste sur le plateau tournant, son référentiel de départ est celui du plateau tournant. Mais comme il tourne en même temps dans le sens opposé, il parait immobile pour l'observateur extérieur au système. C'est tout.

Correction après relecture:
Je voulais dire "le cycliste" bien sûr
Mais comme il tourne en même temps dans le sens opposé, LE CYCLISTE parait immobile pour l'observateur extérieur au système. C'est tout.

[invite6754323456711]

Maintenant le problème du cycliste sur un disque tournant ne me semble pas être un problème, cela me semble même évident.

N'étant pas expert du domaine je comprends que le Velo + cycliste est soumise à au moins trois efforts : son poids, la force centrifuge, et la réaction du plateau qui permet de compenser l'effet des deux efforts précédents.

Le modèle ne prend pas en compte la forme/déformation du pneu.

Patrick

[sitalgo]

Il est impossible de tourner en vélo à une vitesse supérieure à environ 30 km/h sans se pencher.
Se pencher en vélo sans tomber implique qu'il y a un force centrifuge.
Avec ce que tu dis, il serait alors impossible pour le cycliste de tourner sans tomber.

Cela ne correspond pas au cas que tu décris, ici le vélo bouge, son centre de masse se déplace, les lois "normales" de la stabilité du vélo s'appliquent.
Quand le vélo est sur le disque tournant son centre de masse ne se déplace plus (dans le référentiel terrestre). Il n'y a donc plus de force hormis le poids, la récation du disque et les frottements roue / sol qui obligent à fournir un effort de pédalage pour maintenir la vitesse 0.

Prenons un hélico qui vole au-dessus du disque, il descend lentement de façon qu'une roue soit perpendiculaire au rayon du disque. Quand la roue touche le disque, l'hélico serait d'un coup soumis à une force centrifuge ?

son référentiel de départ est celui du plateau tournant

Il n'y a pas de référentiel de départ, il y en a deux simultanément qui nous intéressent.

[invite69c3e0de]

Quand le vélo est sur le disque tournant son centre de masse ne se déplace plus (dans le référentiel terrestre). Il n'y a donc plus de force hormis le poids, la récation du disque et les frottements roue / sol qui obligent à fournir un effort de pédalage pour maintenir la vitesse 0.

Prenons un hélico qui vole au-dessus du disque, il descend lentement de façon qu'une roue soit perpendiculaire au rayon du disque. Quand la roue touche le disque, l'hélico serait d'un coup soumis à une force centrifuge ?

Il n'y a pas de référentiel de départ, il y en a deux simultanément qui nous intéressent.

Pour l'hélico, quand la roue touche le disque l'hélico se fait projeter.
Essaye ceci, prend un tourne disque, accroche un petit objet quelconque au bout d'une ficelle, maintenant fait descendre l'objet avec la ficelle perpendiculairement au disque, lorsque l'objet touchera le disque il subira une force centrifuge.

[invite2ab84b8f]

Vu qu'après 241 lectures de mon post je n'ai pas d'objections à ma question "Adhérez vous avec ceci", j'en déduit que soit vous êtes d'accord, soit je ne me fais pas bien comprendre et vous ne jugez pas pertinent de répondre.
Vous conviendrez cependant tous que ce procédé de vol en ligne droite (ou translation linéaire) par un principe de rotation égales et opposées est peu commun...

Je ne suis pas sûr d'avoir bien compris le dispositif, mais pour moi si j'ai devant moi un plateau tournant à une certaine vitesse et qu'il porte un moteur tournant en sens inverse à la même vitesse ( même axe de rotation ), son arbre pour un observateur extérieur ne tourne pas, donc pas de réaction centrifuge ....
C'est un piège à C..