Poussée d'archimède et portance aérodynamique.
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Poussée d'archimède et portance aérodynamique.



  1. #1
    tymomo

    Poussée d'archimède et portance aérodynamique.


    ------

    Bonjour à tous et à toutes, j'ai besoin des lumières des bonnes volontés pour m'aider à trouver une solution à mon problème. Qui je pense est quelque chose de très simple pour les passionnés de physique.

    Je ne sais même pas si je vais réussir à énoncer clairement le problème. je vais faire de mon mieux.

    Objectif :
    écrire un programme (open source) pour calculer la 'force' exercée par la poussée d’Archimède sur un volume (et surface immergé je suppose) d'air ou d'hélium ou différents gaz afin que le corps flotte (même immergé à M mètres).
    Je précise open source, si certains veulent le code source après création de la dite fonction, je me ferais un plaisir de vous le partager.

    Mes recherches :
    - j'ai trouvé 2 formules mais qui ne répondent pas complètement à mon problème, où je les interprète mal.

    1 : La poussée d'archimède : Pa = p.V.g (avec p = la masse volumique du fluide en kilogrammes par mètre cubes (kg/m3), V = le volume du fluide déplacé en mètre-cubes (kg/m3) et g = l'intensité de pesanteur en Newtons par kilogrammes (N/kg))
    2 : La portance Aérodynamique : Po = 1/2.p.Cz.S.V2 (avec Po = la portance aérodynamique en Newtons (N), Cz = le coefficient de portance (sans unité), S = la surface du corps en mètre-carres (m2 ) et V la vitesse du corps dans le fluide en mètres par secondes (m/s))


    Mon problème : Je devrais dire mes problèmes.

    1. Je cherche à calculer le rapport masse-surface-volume-type de gaz qui permet à un corps de flotter dans de l'eau de mer ou douce. Et je ne pense pas que ces formules me permettent de le faire.
    2. Qu'en est t'il à différentes profondeur suivant les différents gaz, puisque les gaz sont compressibles, ils doivent moins bien "flotter" en eau plus profonde.

    P.S. : Je me doute bien que la force exercé par la poussée d’Archimède pour que le corps flotte est égale à l'attraction terrestre .. cependant ce qui m’intéresse ce n'est pas ça, c'est le Volume et surface de tel ou tel gaz par rapport à une masse du corps pour que la poussée d’Archimède contre la pesanteur.

    EX : pour que 10000kg de plomb (je dis plomb mais d'un truc qui coule bien Fer ou autres) remonte à la surface d'une profondeur de 30m en 1h (les valeurs sont à titre d'exemple et doivent être variables), quelle quantité de gaz doit je y adjoindre dans un ballon accroché au plomb ... bien sur cet exemple n'est la que pour illustré ce que je cherche ... je ne veux pas calculer tout de manière très précise, je souhaite savoir quel volume et quel type de gaz je dois mettre pour faire remonter un corps de masse m.

    Donc voila toute aide est la bienvenue, mon niveau en physique est terminal S (je précise pour que vous sachiez mon niveau de compréhension ^^), même si j'était bon j'en ai jamais refait depuis (de la physique), mais je m'y intéresse toujours beaucoup en amateur. J'ai conscience de pas être super clair, si vous voulez que je reformule certaines choses ou que vous voulez des précisions n'hésitez pas.

    -----

  2. #2
    tymomo

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    Un petit schéma pour illustrer ce que je cherche à trouver :
    Nom : poussée.jpg
Affichages : 442
Taille : 54,8 Ko

    En gros finalement ce que je cherche à calculer c'est l'équilibre entre je coule à la surface et je remonte à 30m et en gros il me suffira de prévoir une marge pour être sur que ça remonte, ou sur que ça coule ..

  3. #3
    invite07941352

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    Bonjour,
    Il faut aussi savoir si oui ou non , vous vous occupez de la vitesse de remontée ( et de descente ?), comme évoquée plus haut .

  4. #4
    Mct92mct

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    effectivement 30 m par heure ça fait environ 8mm par seconde c'est très lent...
    il faut sans doute mettre des parachutes au cul du ballon
    ou mettre un système d'asservissement mécanique...
    Dernière modification par Mct92mct ; 05/04/2013 à 07h36.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Mct92mct

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    Pour reprendre ton exemple en gros,
    Pour une masse de 20 tonnes tu dois gérer un volume de 20 000 litre d'air environ...
    Mais pour accélérer cette masse à la vitesse de 8mm par seconde mettons au bout de 5s, tu vas devoir gonfler un ballon supplémentaire de 32 litres environ que tu vas devoir crever instantanément une fois ta vitesse atteinte...
    en fait c'est l'asservissement qui est coton... car tu n'es pas sur de connaitre exactement toutes les données du problème... et notamment la force d'arrachement...

  7. #6
    tymomo

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    La vitesse c'est pas vraiment l'important, c'est juste trouver en gros le point de flottaison, un peu plus je remonte, un peu moins je coule ...
    De ce que j'ai compris que vous disiez, 20.000L d'air, annule 20.000kg dans l'eau .. en gros ..

    Mais dès 10m de fond, on a 2 bars, il faudrait donc 40.000l qui a 10m prendront le volume de 20.000l c'est ça ?
    donc à 30m il me faudrait environ 80.000L d'air comprimé à 20.000l sauf que plus on compresse l'air moins il a de pouvoir flottant, puisque sa densité augmente .. non ?

  8. #7
    invite07941352

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    Re,
    Avec la poussée d'Archimède et , en simplifiant un peu, p.v = constante, vous avez tout pour résoudre votre problème .
    A remarquer que dessin de droite , si l'ensemble commence à couler, il coule de plus en plus vite .
    Et que dessin de gauche , s'il commence à remonter à partir du fond, il remonte de plus en plus vite ... Si le ballon n'explose pas .Et en ne considérant que la poussée d'archimède sans frottement .
    Dernière modification par catmandou ; 05/04/2013 à 12h21.

  9. #8
    FC05

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    En gros, plus tu coules plus tu coules et plus tu flottes plus tu flottes.

    Dans la pratique on n'utilise pas des ballons mais de poches ouvertes sur le bas. Le surplus de gaz s'échappe lors de la remontée et évite l'emballement.
    "La réalité c'est ce qui reste quand on refuse d'y croire" P.K. Dick

  10. #9
    tymomo

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    Merci pour votre intérêt.
    Alors ça réponds en partie à la question ... en gros à 30m il me faudrait plus de 80.000l(à la pression de surface) d'air pour faire remonter 20 tonnes ?
    Qu'en est il pour d'autres gaz ? Helium par exemple. ou hydrogène.

  11. #10
    obi76

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    Bonjour,

    Citation Envoyé par tymomo Voir le message
    Qu'en est il pour d'autres gaz ? Helium par exemple. ou hydrogène.
    Dans votre cas, ça ne changera pas grand chose, à part le prix...
    Dernière modification par obi76 ; 05/04/2013 à 13h03.
    \o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/

  12. #11
    tymomo

    Re : Poussée d'archimède et portance aérodynamique.

    je crois que j'ai compris .. je vais essayer d'appliquer vos remarques ^^

    Merci pour votre participation.
    Dernière modification par tymomo ; 05/04/2013 à 13h10.

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