Parachute : vitesse de frottement

[EspritTordu]

Bonjour,

(http://fr.wikipedia.org/wiki/Physique_de_parachutisme)

Je me pose une question sur la vitesse de fluide dans un parachute.
Plus cette vitesse entre le fluide et l'objet parachute est élevée, plus le frottement aérodynamique augmente, plus on ralentit la chute de la masse accrochée au parachute.

J'assimile le parachute, à un parachute sans vitesse horizontal, un parachute hémisphérique, comme ceux des largages militaires aéroportés (http://fr.wikipedia.org/wiki/Parachutisme_militaire). On ajoute une cheminée comme sur les modèles récents. On peut finalement voir le parachute comme un tube venturi... c'est-à-dire, de profil, un tronc de cône vertical, où au sommet, la section S2 est de surface inférieure à la section basse S1, (orienté vers le sol donc)? Ainsi la vitesse du fluide, par rapport à la paroi du parachute, est différente entre la section d'entrée basse S1 (vitesse V1), et celle qu'on peut relever à la section supérieure S2 (vitesse V2). Cette "jupe", constitue déjà un ralentissement du parachute (et de sa masse portée). Dans la section S2, où la vitesse est haute, je dispose un obstacle pour générer un frottement aérodynamique ; Dans la mesure de la vitesse élevée, j'aurais un fort frottement, non? Ainsi l'objet parachute descend à une vitesse apparente plus faible que celle qui est utilisée pour le frottement de frein?
Ne multiplie-t-on par le potentiel de retenu d'un parachute alors selon l'équation de trainée aérodynamique ...?



Merci d'avance.
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[EspritTordu]

Voici un schéma pour illustrer mon précédent message.

Ne peut-on pas dissocier la vitesse de déplacement de l'objet en chute de celle de la force de frottement visqueux qui assure le freinage du déplacement?

[obi76]

Bonjour,

outre le problème du frottement, il serai intéressant de comparer la différence d'énergie cinétique en entrée (S1) et en sortie (S2), et regarder si le travail à fournir n'est pas sensiblement le même que celui nécessaire pour freiner la chute du système... Ca permettrai de se passer de la traînée et du frottement... Enfin c'est juste une idée comme ça

[EspritTordu]

Que voulez-dire s'il vous plaît?

[A voir en vidéo sur Futura]

[obi76]

Vous faites entrer de l'air à une certaine vitesse (la vitesse de chute), et vous la faite sortir beaucoup plus vite (puisque la section diminue et que le débit reste constant). La force nécessaire à cette accélération de l'air est-elle du même ordre de grandeur (voire quasi-égale) à la force nécessaire pour conserver cette vitesse de chute ? En gros ça négligerai les frottements et ça éviterai de devoir passer par un coefficient de traînée.

[EspritTordu]

-La réduction de section ne constitue-t-elle pas elle-même, déjà un frottement visqueux?

-J'essaie de trouver la force induite par la réduction de section :

Soit E1=0.5*rho*v1^2 et E2=0.5*rho/(v1*R)^2 et v2=v1*R

Si E=E2/E1 alors E=R^2 soit P=R^2t ...

Si l'objet subit la pesanteur, alors il subit une force Fchute telle que Fchute=m*g :
alors m*g=achute*m ; soit achute=g, vchute=gt, Pchute=Fchute*vchute donc Pchute=g^2*t

C'est troublant P et Pchute se ressemblent si R^2=g^2?... Tout est question de rapport entre R et g??? Mon intuition est aussi troublée! J'ai oublié quelque chose...

[obi76]

C'est quoi R ?

[LPFR]

Bonjour.
Je pense qu'on ne peut pas considérer un parachute comme si tout l'air circulait en entrant dans la corole et en sortant par le trou central. Il n'a pas de Bernoulli que vaille. C'est la trainée de la corolle qui freine le parachute. Et le flux n'est pas laminaire.
Au revoir.

[obi76]

Re,
disons que le frottement ne soit pas laminaire, je ne sais pas si les pertes visqueuses sont vraiment significatives dans ce cas... Par contre effectivement, la dépression à l'arrière joue à priori de manière significative... au temps pour moi

[harmoniciste]

LPFR a évidemment raison. Supposons que le trou central soit fermé: le débit interne est nul, mais la vitesse (interne) nulle ne stoppe pas la chute pour autant.

[obi76]

LPFR a évidemment raison. Supposons que le trou central soit fermé: le débit interne est nul, mais la vitesse (interne) nulle ne stoppe pas la chute pour autant.

C'est le cas limite auquel j'avais pensé au départ, mais la vitesse de chute d'un parachute fermé est quand même nettement moindre qu'avec un parachute "troué". D'où la question : à partir de quand c'est significatif ?

[LPFR]

Bonjour.
Je ne connais rien aux parachutes.
Mais par ce que je viens de lire, le trou central n'augmente pas la vitesse de chute. Il sert à stabiliser la chute en évitant les oscillations. Mais je n'ai pas trouvé d'explication ni pour l'origine de ces oscillations ni pourquoi le trou les amortit.
Ce qui est surprenant est que les oscillations et le trou datent de 1797 !
Au revoir.

[obi76]

Re,
dans ce cas je me suis royalement planté, au temps pour moi...
Cela dit, c'est bon à savoir

[EspritTordu]

C'est quoi R ?

R c'est le ratio entre entre les diamètres des deux sections ou celui des vitesses, identiques dans les deux cas.

Bonjour.
Je ne connais rien aux parachutes.
Mais par ce que je viens de lire, le trou central n'augmente pas la vitesse de chute. Il sert à stabiliser la chute en évitant les oscillations. Mais je n'ai pas trouvé d'explication ni pour l'origine de ces oscillations ni pourquoi le trou les amortit.
Ce qui est surprenant est que les oscillations et le trou datent de 1797 !
Au revoir.

Il semblerait qu'en ouvrant le trou au centre, on facilite la surpression d'air à fuir nécessairement rangée plutôt que dans le désordre chaotique au bord bas d'un parachute non troué. Mais si les frottements visqueux et la dépression/surpression attendue explique la force de résistance à la chute pour un parachute non percé, lorsque on vient alors à ajouter une cheminée sur le parachute, le profil ressemble beaucoup à un venturi. Comment exclure complétement alors les phénomènes classiques du Venturi? Après tout, ne peut-on pas considérer des frottements visqueux dans le liquide soumis à un venturi?

[EspritTordu]

En fait, ma question revient à se demander ce qui se passe si on met un parachute dans un tube venturi alors que ce dernier reste lié au parachute?