Expérience des hémisphères de Magdebourg mais avec piston et cylindre

[Rachilou]

Bonjour,

L'expérience des hémisphères de Magdebourg illustre de manière spectaculaire l'effet de la pression atmosphérique. Elle a été réalisée par Otto von Guericke en 1654, avec deux hémisphères de 119 cm de diamètre ( boule creuse à l'intérieur et divisée en deux partie ) qui ont été réunis ( accolée) avant d'y faire le vide à l'intérieur. Il a fallu atteler 24 chevaux (12 de chaque côté) avant de parvenir à séparer les deux hémisphères plaqués l'un contre l'autre par plus de 11 tonnes d'air !

http://iut-tice.ujf-grenoble.fr/tice...Comprendre.htm


Supposons que nous remplacions les deux hémisphères par un piston pouvant coulisser dans un cylindre...afin de ne pas avoir de cassure net du vide dans l'enceinte.
On attèle des chevaux pour pouvoir tirer uniquement sur le piston alors que le cylindre est fixé sur un gros bloc de masse conséquent, ledit bloc qui opposera un frottement certain sur le sol lors de son déplacement.
On dira que :
le piston et le cylindre sont liés ensemble seulement par un liaison mécanique dite liaison glissière...
le cylindre est solidaire du gros bloc de masse par une liaison complète
le piston est solidaire de l'attelage des chevaux par une liaison qu'on dira complète ( pour simplifier )


Lorsque les chevaux ( en nombre suffisant ) tirent sur le piston, ils déplacent le gros bloc de masse (on suppose que le frottement statique et dynamique du gros bloc de masse soit suffisamment limité pour y parvenir)

La question que se pose pour moi c'est de savoir comment se produisent les transferts d'énergie dans ce système ?

A première vue, je dirai que c'est la pression de l'air qui produira un travail de force sur le gros bloc de masse, bien que les chevaux dépenseront eux aussi de l'énergie.

Quel est votre avis sur la question ?
Merci d'avance à ceux qui daigneront me répondre.
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[invitea3c75901]

Bonjour,
Je pense que le travail de l'air se fait sur le piston en le maintenant dans le tube, mais à partir d'une certaine traction ce travail est constant (la traction compense la pression atmosphérique sur le piston) et c'est la traction "en plus" qui tire le bloc non?
A+

[invitecaafce96]

bonjour,
Cela paraît sûr !!! Ce n'est pas à cause du système piston-cylindre que le cheval va se fatiguer moins .....

[invitea3c75901]

Un tout petit peu moins non? la force de rappel du vide va tirer un (tout petit) peu plus loin le bloc si le cheval s'arrête (et ne recule pas)

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecaafce96]

Re,
Oui, mais ce que le cheval "gagne" à l'arrivée, il l'a "perdu" au départ .

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Si le piston était en butée au départ, il restera en butée et le cylindre/piston se comportera comme un solide.
S'il y avait un peu d'air au départ, le piston dilatera cet air et le cylindre/piston se comportera comme un ressort.
Dans le premier cas les chevaux fourniront uniquement l'énergie perdue par le frottement du support, et dans le second ils devront, en plus, fournir, avant que cela glisse, l'énergie pour dilater l'air du piston. Même si l'énergie de ce "ressort" est, en principe, récupérable.
Au revoir.

[invitea3c75901]

A oui effectivement je n'ai pas pensé au début, merci!

[Rachilou]

Bonjour,
Je pense que le travail de l'air se fait sur le piston en le maintenant dans le tube, mais à partir d'une certaine traction ce travail est constant (la traction compense la pression atmosphérique sur le piston) et c'est la traction "en plus" qui tire le bloc non?
A+

Bonjour...

Je reviens sur ce post que j 'ai posé il y a 1 ans déjà !

Ma question maintenant, c'est de savoir si ce sont les chevaux qui tirent le bloc ou si c'était la pression de l'air qui poussait celui-ci.

D'après cette réponse que personne n'a remis en question, j 'ai pour ma part beaucoup de mal à l 'admettre.

Bien sur, les chevaux dépensent exactement la même énergie. Mais pour autre chose.
Je dirai, que c'est la pression de l'air qui pousse le bloc.
Et pour cela j'ai un argument de taille.

Si vous me démontrez le contraire, dans ce cas, j'irai faire ma "mea culpa"

Bien cordialement.

[invitecaafce96]

Re,
Il faudrait s'entendre entre "pousser" et "tirer " .
Si le système est : cheval + piston/cylindre + bloc , dans cet ordre et personne derrière le bloc, il ne sera jamais poussé ( surtout pas par la pression atmosphérique ...).l

[Rachilou]

Re,
Il faudrait s'entendre entre "pousser" et "tirer " .
Si le système est : cheval + piston/cylindre + bloc , dans cet ordre et personne derrière le bloc, il ne sera jamais poussé ( surtout pas par la pression atmosphérique ...).l

Bonjour Catmandou.

Merci pour ta réponse
Le problème pour moi, c'est que je n arrive pas à m'imaginer que ce sont les chevaux qui tirent le bloc via le cylindre?
Je veux bien admettre que j'ai tout faux, mais je dois admettre aussi qu'il n'y a pas de contrainte mécanique entre le piston et le cylindre ?
J'entends bien "de contrainte mécanique" dans le sens du mouvement ou parallèle au mouvement !
Un piston dans un cylindre forme des liaisons "piston chemise" qui sont des pivots glissants, et dans ce cas, il est impossible que le piston entraîne le cylindre dans son déplacement lorsqu'il sort de celui-ci.
Hors sans liaison mécanique à ce niveau... qu'est ce qui fait avancé le bloc via le cylindre si ce n'est la pression qui s'applique sur le cylindre.

Bien cordialement.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Mettons les chevaux à droite et le bloc à gauche.
Avant que les chevaux se mettent à tirer, les forces dues à la pression atmosphérique sur chaque hémisphère se compensent.
Quand les chevaux tirent, la force exercée par l'hémisphère gauche n'est plus compensée complètement par la force de l'hémisphère droit.
Donc, la force vers la droite exercée par la pression atmosphérique pousse l'hémisphère gauche vers la droite. Et il partirait vers la droite avec les chevaux et l'hémisphère droit si on n'ajoutait pas une force de l'attache au bloc qui le retient sur place.
Au revoir.

[invitecaafce96]

Re,
Les demi-sphères de Magdebourg sont une liaison rigide ( jusqu'à un certain point ...);
Le cylindre piston est la même liaison, sauf un peu élastique ( jusqu'à un certain point... ) ;
Dans les 2 cas, tant que l'intensité de la force résistante pour tirer le bloc est inférieure à l'intensité de la force due à la pression atmosphérique multipliée par l'aire du plan de séparation
des systèmes , la liaison est effective .
Si la force résistante continue à croître, la liaison cède et le cheval , bien content, part tout seul à l'abreuvoir ...

[Rachilou]

Bonjour Catmandou...

Les demi-sphères de Magdebourg sont une liaison rigide ( jusqu'à un certain point ...);

Si j 'ai bien compris, pour toi, Catmandou, c'est comme si le système « piston et le cylindre » était collé ou soudé, à la manière de cohésions atomiques ou moléculaires. Et subissant deux forces opposées qui devenant supérieures aux forces de cohésion, le système finirait par subir une rupture mécanique.

Le cylindre piston est la même liaison, sauf un peu élastique ( jusqu'à un certain point... )

Dans ce cas, pour toi, ce serait comme si le système « piston et le cylindre » était représenté par un ressort de traction ?

A bientôt.

[invitecaafce96]

Re,
Non, pas de soudure, pas de forces de cohésion , c'est la PRESSION ATMOSPHERIQUE qui maintient les sphères l'une contre l'autre , on peut parfaitement calculer l'intensité de la force qui va les ouvrir .
Le calcul est au post 12 . Idem pour le cylindre -piston , sauf qu'ici , il y a une course dépendant de la longueur du cylindre , mais le piston finira par sortir du cylindre ,avec le même calcul ,
strictement de la même façon lorsque l' on tire le piston d'une seringue en mettant son doigt sur l'ouverture ... Ne m'attribuez pas la paternité de ce raisonnement , c'est trop d'honneur, il est au moins connu depuis Magdebourg ...

http://fr.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9..._de_Magdebourg

http://owl-ge.ch/IMG/pdf/hemispheres_de_Magdebourg.pdf