Bidule propulsant un projectile avec la force de la gravité

[invite311bbb2b]

Bonjour tout le monde,
j'ai un projet à l'école et j'ai besoin de votre expertise dans le domaine de la physique.

Je dois construire un bidule capable de propulser un projectile le plus loin possible avec précision en utilisant de l’énergie gravitationnelle limitée.

Plus de détail : je dois faire un bidule avec peut importe le matériel que je veux afin de propulser un projectile sur la plus grande distance possible (afin d'avoir le maximum de point, environ 5 mètres. Cependant, seulement la force gravitationnelle peut être utilisée comme énergie. La force gravitationnelle peut être transformée en n'importe quelle force (élastique, electrique, de l'air comprimé, peut importe) en autant que ces systèmes aient une énergie egal à zéro au début. Et j'ai aussi le droit d'actionner ce système une seul fois au début, tout doit se faire tout seul après que je l'aille actionné.

Aussi, si j'utilise une masse energisante ( disons que je laisse tomber une masse afin de propulser mon projectile en utilisant un lévier), la masse energisante doit être de poids égal ou inferieur au projectile ( même le levier fais partie de la masse energisante).

J'ai penser à utiliser une sorte de tige filetée et, grâce à la force gravitationnelle, y laisser descendre une sorte d'hélice ou de tige avec mon projectile, comme cela avec la force centrifuge, mon projectile sera propulsé loin.


En résumé, je me demande de quelle facon je pourrais transformer l'énergie gravitationnelle pour maximiser la propulsion de mon projectile.


Merci beaucoup pour vos idées.
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[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Pourquoi se compliquer la vie ?
Utilisez un plan incliné avec une rampe de lancement à 45°.
Laissez rouler votre projectile (une bille en acier) sur un plan incliné de la bonne hauteur (je vous laisse calculer). En bas, le plan s'arrondit et remonte jusqu'à une pente à 45°.
Vous aurez une perte d'énergie due aux frottements avec le plan et avec l'air. Mais ce sera plus facile à déterminer qu'avec des dispositifs plus compliqués.
Au revoir.

[triall]

Bonjour, dans les trucs simples toujours :une boule qu 'on laisse tomber d'un certaine hauteur sur un trampoline incliné à 45° (ou autre) ...

[invite82fffb5c]

Moi j'essairais une espece de piston qui envoie de l'air dans un avion en papier...

Si l'avion est bien fait les 5 metres ce sera super facile...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Moi j'essairais une espece de piston qui envoie de l'air dans un avion en papier...

Si l'avion est bien fait les 5 metres ce sera super facile...

Bonjour Youry.
C'est la précision qui va prendre un coup .
Cordialement,

[interferences]

Bonjour,

Pourquoi ne voulez vous pas adapter la solution de LPFR?

@triall: Il me semble que pour envoyer un projectile à 45°, l'angle du trampoline doit être différent (légèrement plus par rapport à l'horizontale dépendant de son "élasticité").
Donc plus compliqué à mettre en œuvre.

@Youry: Chercher un bon rendement avec un écoulement fluide turbulent? On parle de l'énergie potentielle de gravité...

Au revoir

[invite82fffb5c]

Une masse qui tombe sur une pompe.
Une paille fermee solidaire de l'avion, une autre paille fixe enfiler dedans (plus mince) et connecter a la pompe, et hop.

Mais c'est vrai que j'ai oublier la precision...

Si on veut faire comme le propose LPFR, il faudrait partir d'une rampe d'environ 3 m de haut. Je connais pas les moyens dispo mais c'est sacrement encombrant...

Une masse très lourde ne pourrait elle pas communiquer toute sa quantité de mouvement a une masse très légère avec une idée simple ?

Par exemple l'idee du levier est finalement tres bien pour faire ca,
Un long bras avec petite masse.
Un bras court qui est percuter par une masse lourde...

Ca parait pas mal

[triall]

Bonjour,



@triall: Il me semble que pour envoyer un projectile à 45°, l'angle du trampoline doit être différent (légèrement plus par rapport à l'horizontale dépendant de son "élasticité").
Donc plus compliqué à mettre en œuvre.
Au revoir

Ah, oui, mais l'angle est simple à trouver en appliquant les lois de la réflexion (angle incident = angle réfléchi) et en donnant un angle final de 45° au projectile , puis quelques essais ..
Sinon, pour l'idée de bizz-bizz , pour l'hélice, la tige filetée, le poids de ces 2 objets font partie de la partie "énergisante, non ?" , de même pour Youri , et LPFR il faut que la masse de la partie énergisante soit inférieure à la masse de l'objet propulsé ?
Je pense que le tremplin fait partie de la partie énergisante . De même pour le trampoline, mais là on peut peut-être alléger !

[interferences]

Bonjour,

Pour une planche en bois je vois bien que angle incident = angle réfléchi.
Mais pour un trampoline...j'avoue ne pas trop savoir ce qui se passe.
Quelles sont ces lois de réflexions?

Au revoir

[invite82fffb5c]

Assez complexe mais probablement ka solution la plus efficiente par rapport a l’encombrement...
Le fameux trebuchet...
http://fr.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A9buchet

[triall]

@youri les données ...

Aussi, si j'utilise une masse energisante ( disons que je laisse tomber une masse afin de propulser mon projectile en utilisant un lévier), la masse energisante doit être de poids égal ou inferieur au projectile ( même le levier fais partie de la masse energisante).

J'avais pensé aussi au trébuchet , mais la masse "énergisante" est bien trop élevée .
@ interférence angle incident = angle réfléchi pour un trampoline aussi, je ne vois pas le problème !

[invite6dffde4c]

Re.
Je préfère le cuillard. Il a un nom très expressif.
A+

[interferences]

@triall: Il me semblait qu'il y a un effet de rappel qui s'exerce l'angle réfléchi a tendance à être inférieur à l'angle incident. Mais j'en doute finalement...

[invite6dffde4c]

Re.
Si la masse énergisante doit être inférieure à celle du projectile, il me semble évident que la solution de laisser tomber uniquement le projectile est la moins encombrante. Une masse plus faible devrait tomber d'une plus grande hauteur. Et en imaginant que toute l'énergie soit transférée, ce qui n'est pas évident.
A+

[archeos]

Re.
Je préfère le cuillard. Il a un nom très expressif.
A+

Hello!
T'as juste oublié le "o"

[interferences]

Re

Je m'explique un peu mieux : Si on avait affaire à une planche dure, il y aurait un impact, réflexion suivant les mêmes lois que l'optique et apparition d'un moment cinétique (qui peut avoir des conséquences sur l'angle de réflexion).
Maintenant si on prend un tissu élastique, le projectile arrive avec une vitesse horizontale non nulle par rapport au tissu, ce qui induit des frottements.

Mais tous ces phénomènes sont complètements négligeables dans la majorité des cas

Au revoir

[triall]

@interférence oui, sans doute, j'ai fait un petit dessin et calcul, j'ai vu que si l'angle d'incidence=angle réfléchi, et le choc élastique alors la réaction ou la quantité de mouvement transféré au trampoline était perpendiculaire à celui ci .
Inversement donc si la boule entraîne un peu le trampoline dans sa direction le "choc" n'est plus élastique et l'angle réfléchi sera légèrement différent ..

[invite311bbb2b]

Oui mais le problème est que le maximum de hauteur u bidule est de 1.5m avant de l'avoir actionné. Cependant je pourrais essayer de faire un système qui monterais ma balle a une hauteur de 3m afin de la laisser tomber de cette hauteur.

Aussi, pour la trampoline, js peux en uiliser une sans devoir comptabiliser sa masse, cependant Je ne pense pas que 1.5 metres dernergie gravitatiOnelle soit assez elevée pour la
Faire parcourir 5 mètres.

[triall]

Alors, aussi bien que le trampoline, un simple plan incliné en dur, on lance une boule de pétanque qui roule dessus puis sur le sol .. elle fera largement 5 m ..
Sinon, l'idée de l'avion est bonne , un peu mieux que l'avion papier, un petit planeur , MAIS pour qu'il puisse décoller de 1.5m il faudrait l'aider avec une autre masse...L'avion papier, lui pourra décoller de cette hauteur , il lui faudrait améliorer sa précision !
Je n'ai pas bien compris la limite de 1.5 , vous dîtes que vous pourriez monter la balle à 3 m , mais comment ?

[invite311bbb2b]

Initiallement, avant d'avoir mis le bidule en marche,Il ne doit pas depasser 1.5metres. CePendant apres l'avoir mis rn marche il peut depassercette hauteur.

[invite311bbb2b]

Quelqu'un aurait plus d'idées

[triall]

Bonjour , il m'est venu une idée.
Il faut imaginer une système de 2 objets, ronds, à priori .
Le premier serait une balle du genre "super-rebondissante" (qui faisait mon bonheur quand j'étais gamin) que l'on ferait descendre d'1m50 avec un système qui lui donne une rotation sur elle même , le second objet ou tomberait normalement et viendrait céder de l'énergie au premier objet . Je vois une boule de pétanque lâchée au dessus , par exemple avec une rampe en bas , le second objet pourrait pousser le premier. Ainsi, au contact du sol le premier objet serait poussé par sa rotation sur lui même et par le second objet ..
Bien entendu le second objet avec son système devrait être de même poids que le premier pour satisfaire au règlement .
Pour ce genre de discussion, on aimerait avoir un retour , en nous permettant de suivre l'évolution, la fabrication, les idées des autres...
@ Plus .

[phuphus]

Bonsoir,

dans le principe, je trouve que l'idée de triall est bonne, mais ça pose pas mal de problèmes de réalisation.

Youry a raison : avec une rampe et un lancement à 45°, la rampe doit faire environ 3m de haut. Comme la hauteur est limitée à 1,50m et que la masse énergisante doit être au mieux égale à la masse du projectile, il n'y a pas 36 solutions : le projectile doit partir avec l'énergie de la masse énergisante plus l'énergie qu'il aura lui-même acquise sur 1,50m de chute.

Pourquoi pas ces deux solutions :
- une balançoire (levier) faite dans un matériau très léger, avec à une extrémité la masse énergisante et à l'autre extrémité moins une petite distance le projectile. L'axe de la balançoire est à 1,50m dusol. Le projectile est donc monté à 2,99m, où il est déposé sur une rampe de 3m. La géométrie de la rampe est à calculer au mieux. Ca marche aussi avec une poulie et une ficelle plutôt qu'une balançoire, etc.
- le projectile est en haut d'une rampe de 1,50m. La masse énergisante est en haut d'un tuyau de 1,50m. On lâche la masse énergisante, et arrivée en bas elle frappe un pendule de Newton qui est chargé de transmettre la force jusqu'au projectile. Ce dernier part avec une vitesse initiale non nulle, et c'est comme s'il était tombé de 3m. Encore une fois, il faut chiader la géométrie.

J'ai vraiment l'impression qu'il y a quelque chose à faire avec l'idée de triall, mais je n'arrive pas à concrétiser, il me manque un background théorique. Quelqu'un sait ce que donne le choc entre une superballe et une balle en élastomère très amortie ?

[triall]

Bonsoir, phuphus, désolé je ne comprends pas vos 2 exemples ...
Je prends par contre l'idée du pendule , dans ma proposition? pour donner de l'élan horizontal à la balle que l'on fait tourner sur elle même .
La réalisation ne me paraît pas insurmontable pour un bon bricoleur , on met une tige qui traverse de part en part la balle qui tourne sur elle même en descendant , accrochée à une ficelle de 1m50 de longueur; ce qui libère la balle au bon moment; sur son trajet cette première balle libère un clapet (quelques essais à faire pour la bonne distance) qui libère le pendule , et la masse accrochée à ce pendule vient frapper horizontalement la balle qui tourne sur elle même , au niveau du sol , et la propulse vers l'avant.

[triall]

Bonjour, ça y est, j'ai compris l'idée du pendule(1ère idée de Phuphus) : on peut prendre un poids énergisant de 7 kg, la "balançoire" 3kg , ce qui fait que l'on devrait mettre un poids de 10kg de l'autre côté , et donc sur une longueur de 7/10x1.5=1.05 m , ainsi le poids de 10kg pourrait être monté à 1.5+1.05=2.55 m pour être lancé , ensuite.
Sinon, on pourrait faire le même système avec un planeur d'1 kg à qui l'on colle une masse de 9 kg, ce qui lui permettrait d'être monté comme précédemment à 2. 55m , de prendre de la vitesse avec son poids collé , puis, il lâcherait ce dernier, comme le font les vrais planeurs pour reprendre de l'altitude . Il faudrait des commandes électriques alimentées par une petite batterie solaire que l'on mettrait en charge avant le lancement (règlement) ... Ces commandes serviraient à faire prendre de la vitesse au planeur (piqué), puis larguer sa charge , et se diriger ...
Dîtes -moi si tout ça serait règlementaire ?