Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement
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Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement



  1. #1
    rig900

    Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement


    ------

    Bonsoir,

    Je souhaite comprendre les forces qui s'exercent lorsqu'une bulle d'air remonte dans un verre d'eau lorsque le verre est en chute libre (le verre tombe, il n'est pas posé sur une table). J'ai quelques questions:

    1/ lorsqu'une bulle d'air remonte dans un verre d'eau, est ce que le centre de gravité du verre+eau bouge (bien entendu il bouge du fait qu'il est en chute libre mais est ce que la bulle d'air modifie la vitesse de descente) ?
    2/ si je lâche 2 verres identiques avec la même quantité d'eau, mais l'un avec une bulle d'air et l'autre sans bulle, est ce que la vitesse est la même tout au long de la chute ? si non, comment diffère t-elle ?
    3/ si le centre de gravité bouge (vitesse différente du verre sans bulle d'air), est ce que la viscosité de l'eau entre en équation ?
    4/ lorsque la bulle d'air grossit en remontant, est ce qu'il y a une accélération du fait que l'eau monte de plus en plus ?

    Merci par avance

    -----
    Dernière modification par rig900 ; 08/10/2013 à 23h15.

  2. #2
    sitalgo

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    B'jour,

    Si le verre est en chute libre, la bulle ne remonte pas.
    Mais on peut prendre l'hypothèse d'un verre soumit à la gravité mais avec une force constante qui ralentit sa chute.

    1 - Si la bulle se déplace, le centre de masse de l'eau aussi.
    2 - La vitesse est la même si la bulle ne se déplace pas.
    3 - Si la bulle se déplace, la viscosité du liquide intervient.
    4 - Quand la bulle monte, l'eau descend. Le centre de masse de l'eau descend de plus en plus vite si la bulle grossit. L'accélération est modifiée.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  3. #3
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Bonjour,

    Merci, oui c'est mieux si on peut considérer la vitesse constante. J'ai des compléments aux questions:

    2/ Je voulais comparer un verre avec une bulle et un verre sans bulle
    3/ Comment ? En quoi la viscosité intervient ? Un liquide très visqueux, un autre presque pas, elle sera où la différence ?


    A+
    Dernière modification par rig900 ; 09/10/2013 à 07h40.

  4. #4
    sitalgo

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    C'est la force qui est constante, pas la vitesse, pour que l'accélération résultante soit inférieure à g.

    2 - Le point de référence de l'accélération se calcule par rapport au centre de masse. Le centre de masse de l'eau se déplace vers le bas, donc l'ensemble verre + eau ralentit tant que la bulle monte.
    3 - Une bulle remonte plus vite dans l'eau que dans l'huile.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    invite07941352

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Citation Envoyé par sitalgo Voir le message

    Si le verre est en chute libre, la bulle ne remonte pas.
    Bonjour,

    Zut, je ne vois pas pourquoi ....Pourquoi la poussée d'Archimède aurait elle disparu ???

  7. #6
    obi76

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Citation Envoyé par catmandou Voir le message
    Bonjour,

    Zut, je ne vois pas pourquoi ....Pourquoi la poussée d'Archimède aurait elle disparu ???
    Parce qu'il n'y aura plus de gradient de pression (proportionnel à g, qui est nul dans le cas d'une chute libre).

    On peut même faire plus simple : en l'absence de gravité, dans quelle direction la poussée d'Archimède devrait s'appliquer ? Par symétrie, aucune, donc il n'y en a pas
    Dernière modification par obi76 ; 09/10/2013 à 08h56.
    \o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/

  8. #7
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Le centre de masse de l'eau se déplace vers le bas, donc l'ensemble verre + eau ralentit tant que la bulle monte.
    cela signifirait qu'on peut ralentir un objet à l'aide de bulles qui remonte, c'est possible ?

  9. #8
    obi76

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Citation Envoyé par rig900 Voir le message
    cela signifirait qu'on peut ralentir un objet à l'aide de bulles qui remonte, c'est possible ?
    Excellente question... il suffit de voir comment un efferalgan s'agite dans l'eau (il oscille de bas en haut, donc les bulles l'entrainent bien)

    Après effectivement il peut y avoir une autre raison pour laquelle il oscille mais bon, on aurait de quoi en discuter pendant des heures pour en arriver à la même conclusion : ce sont les bulles qui l’entraînent.

    Et pour finir, en moyenne la densité du fluide diminue s'il y a beaucoup de bulles, donc la poussée d'Archimède diminue, donc ça a tendance à le faire couler.

    En bref, pour répondre à cette question, il faut bien distinguer les phénomènes dynamiques (entraînement du liquide par les bulles) des phénomènes statiques (baisse de la masse volumique moyenne).
    Dernière modification par obi76 ; 09/10/2013 à 09h03.
    \o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/

  10. #9
    LPFR

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Citation Envoyé par rig900 Voir le message
    cela signifirait qu'on peut ralentir un objet à l'aide de bulles qui remonte, c'est possible ?
    Bonjour.
    Non.
    Si la colonne d'eau est statique (pas de courant ascendant), la densité moyenne de l'eau est plus faible à causse des bulles et la poussée d'Archimède (qui ralentit l'objet) est aussi plus faible: l'objet tombe plus vite.
    Si l'eau est entrainée vers le haut par les bulles, la vitesse de chute sera plus grande que dans le cas précédent, mais je ne pense pas qu'elle sera plus faible que sans bulles et sans courant ascendant.

    Mon "pif" me dit qu'avec courant ascendant, la vitesse sera la même que sans bulles et sans courant. Mais c'est uniquement du "pif".
    Au revoir.

  11. #10
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    lol

    l'inverse est vrai/faux ? si on force une bulle à descendre (si on est sur le verre) cela accélère le verre+eau ?
    Dernière modification par rig900 ; 09/10/2013 à 09h15.

  12. #11
    obi76

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Bonjour,

    LPFR, pour une fois je suis en désaccord. Ne pas oublier la tension de surface des bulles qui tendront à entraîner un solide en contact lorsqu’elles remontent. En fait, cette tension de surface transférera une partie de la poussée d'Archimède appliquée aux bulles à l'objet qui se trouve en contact au dessus.
    \o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/

  13. #12
    Amanuensis

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Citation Envoyé par rig900 Voir le message
    cela signifirait qu'on peut ralentir un objet à l'aide de bulles qui remonte, c'est possible ?
    Ce serait peut-être utile de décrire plus en détail le cas envisagé. Sinon cela laisse l'imagination libre, et les réponses pourraient s'appliquer à des cas différents sans que ce soit explicité.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  14. #13
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Ce serait peut-être utile de décrire plus en détail le cas envisagé. Sinon cela laisse l'imagination libre, et les réponses pourraient s'appliquer à des cas différents sans que ce soit explicité
    Eh bien, faire une bulle (ou un objet qui contient de l'air) c'est facile à faire, la placer au fond aussi (sans avoir à plonger la bulle au fond). On prend un objet rempli d'air d'une section identique à la section du verre, on le place sous le verre, on supprime la paroi du fond et avec peu d'eau et une nouvelle paroi tout autour l'objet qui contient de l'air il se retrouve au fond. Et on peut recommencer le cycle autant de fois qu'on veut, on peut se demander s'il est possible de ralentir le verre de cette manière.
    Dernière modification par rig900 ; 09/10/2013 à 09h59.

  15. #14
    LPFR

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Citation Envoyé par obi76 Voir le message
    Bonjour,

    LPFR, pour une fois je suis en désaccord. Ne pas oublier la tension de surface des bulles qui tendront à entraîner un solide en contact lorsqu’elles remontent. En fait, cette tension de surface transférera une partie de la poussée d'Archimède appliquée aux bulles à l'objet qui se trouve en contact au dessus.
    Re.
    Je suis d'accord avec vous pour les petites "saletés" auxquelles s'accrochent les bulles. Et qui peuvent même servir des lieux de formation des bulles dans une boisson gazeuse.
    Mais je n'ai pas envisagé ce cas. Je parle des objets macroscopiques pour lesquels la poussée d'Archimède des bulles accrochées est négligeable.
    Cordialement,

  16. #15
    sitalgo

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Citation Envoyé par rig900 Voir le message
    cela signifirait qu'on peut ralentir un objet à l'aide de bulles qui remonte, c'est possible ?
    Non puisque quand on remet une bulle en bas, le centre de masse de l'eau remonte (on revient au point de départ de la première bulle) en donc accélère le verre.
    S'il y a beaucoup de bulles, les effets de chacune s'annulent.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  17. #16
    sitalgo

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Il faut voir le cycle complet :
    1- pas de bulle, centre de masse de l'eau niveau 1
    2 - apparaît une bulle, par magie. Normalement ça demande de l'énergie., le cdm monte au niveau 2.
    3 - la bulle monte, le cdm eau descend au niveau 3 ( avec 1<3<2).
    4 - la bulle sort de l'eau, le cdm revient au niveau 1.
    Sur un cycle, il y a des variations d'accélération mais en fin de cycle la vitesse moyenne est la même.

    Les forces internes n'ont d'effet que sur la position relative verre/eau/bulle par rapport au cdm total, qui lui est imperturbable.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  18. #17
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    à l'étape 2, pour avoir une bulle au fond d'un verre, il y a deux solutions:

    a/ je prends une bulle en haut et je la fais descendre dans l'eau
    b/ je prends une bulle, je la mets en bas du verre (en ne passant pas dans l'eau), je modifie les parois pour envelopper la bulle, il n'y a qu'un film d'eau qui descend. Certes cela exige une paroi complexe, disons plutôt théorique mais il n'est pas nécessaire de descendre une bulle d'air dans l'eau pour l'avoir au fond d'un verre il me semble
    Dernière modification par rig900 ; 09/10/2013 à 11h40.

  19. #18
    sitalgo

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Ça ne change rien au problème, j'ai supposé une création de bulle sans consommation d'énergie. Peu importe le moyen (par ailleurs inexistant sinon on aurait déjà l'énergie gratuite).
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  20. #19
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    comment le cdm peut monter au niveau 2 si la bulle vient du bas (pas de descente dans l'eau) ?

  21. #20
    sitalgo

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Si une bulle apparaît en bas, le niveau de l'eau monte donc le cdm de l'eau
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  22. #21
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    pour avoir une bulle en bas du verre, j'ai oublié le cas de la pompe qui injecte de l'air, et dans ce cas oui le cdm monte d'accord, par contre il est possible de modifier la paroi du bas du verre (de la forme plate on passe à une forme en U) pour prendre une bulle d'air, et dans ce cas le cdm ne monte pas, il n'y a que le film d'eau qui entoure la bulle qui descend
    Dernière modification par rig900 ; 09/10/2013 à 13h01.

  23. #22
    sitalgo

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Un bon schéma vaut mieux qu'un long fleuve tranquille.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  24. #23
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Voici un dessin avec en position 1 le verre séparé de l'objet "bulle" et en position 2 l'objet qui est bien dans l'eau et bien entendu un fin film d'eau autour de l'objet bulle a descendu, j'ai simplement modifié les parois, l'eau ne bouge quasiment pas, ce n'est pas correct de faire comme cela ?
    Images attachées Images attachées  

  25. #24
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    @OBI76:

    il suffit de voir comment un efferalgan s'agite dans l'eau (il oscille de bas en haut, donc les bulles l'entrainent bien)
    J'ai fait la manip de mesurer le poids d'un verre d'eau avec une balance précise à 0.01g près, ce qui est étrange c'est que le poids diminue en mettant un efferalgan dedans, j'ai fait plusieurs fois le test avec des boites totalement hermétiques (on entend pshciiiit à l'ouverture à la fin). Vous avez une explication ? La variation est de 0.2g ce qui est beaucoup comparé à la précision de la balance. Si je relâche le gaz le poids est encore plus faible environ 0.1g.
    Dernière modification par rig900 ; 09/10/2013 à 13h55.

  26. #25
    LPFR

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Re
    On va me croire parano.
    Car je vois venir un projet de mobile perpétuel.
    A+

  27. #26
    obi76

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Citation Envoyé par rig900 Voir le message
    @OBI76:



    J'ai fait la manip de mesurer le poids d'un verre d'eau avec une balance précise à 0.01g près, ce qui est étrange c'est que le poids diminue en mettant un efferalgan dedans, j'ai fait plusieurs fois le test avec des boites totalement hermétiques (on entend pshciiiit à l'ouverture à la fin). Vous avez une explication ? La variation est de 0.2g ce qui est beaucoup comparé à la précision de la balance. Si je relâche le gaz le poids est encore plus faible environ 0.1g.
    Si vous faites la manip dans un récipient hermétiquement fermé, ça ne doit pas bouger d'un yota.
    \o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/

  28. #27
    sitalgo

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Citation Envoyé par rig900 Voir le message
    Voici un dessin avec en position 1 le verre séparé de l'objet "bulle" et en position 2 l'objet qui est bien dans l'eau et bien entendu un fin film d'eau autour de l'objet bulle a descendu, j'ai simplement modifié les parois, l'eau ne bouge quasiment pas, ce n'est pas correct de faire comme cela ?
    Relis mon message 18 : même sans consommation d'énergie à la fin du cycle on n'a rien gagné ni perdu. On a seulement une variation de la position du verre et de l'eau par rapport au cdm total pendant le cycle.
    Ton système ne change rien au principe.
    Mais si t'as l'gosier, Qu'une armure d'acier, Matelasse. Brassens, Le bistrot.

  29. #28
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    @Sitalgo: ok

    @OBI76: ma balance donne -0.2g si je passe en overflow, mais après plusieurs manip (j'enlève la bouteille maintenant pour la fermer) même avec le bouchon en bas, il y a -0.06g au bout de 2'40 (enfin -0.03g par cachet ensuite -0.06g si 2 cachets). J'ai essayé avec différents contenants et types de bouchon. Le pire c'est que le poids ne remonte pas même lorsqu'il n'y a plus de bulle. J'ai essayé de compresser la bouteille pour voir si cela changait (fuite) mais pareil, toujours -0.06g. Si la bouteille se mettait à fuir, l'eau serait toujours sur la balance. J'ai aussi essayé de mesurer le poids avec les mêmes éléments pour voir si la balance donnait bien le même résultat à chaque fois et à 0.01g près pas de pb. Bon, ce doit être une erreur de manip. Oubliez ça.
    Dernière modification par rig900 ; 09/10/2013 à 17h39.

  30. #29
    obi76

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    Ca doit être une erreur de manip, oui... parce que même la poussée d'Archimède dans l'air ne doit pas changer si la bouteille ne gonfle pas.
    \o\ \o\ Dunning-Kruger encore vainqueur ! /o/ /o/

  31. #30
    rig900

    Re : Bulle d'air dans un verre, centre de gravité et quantité de mouvement

    ben, elle gonfle un peu quand même, j'ai essayé dans un petit volume pour le gaz faut voir la pression ! limite dangereux pour les yeux avec 3 cachets et biz ça donne -0.09 avec 3

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