Puissance d'une arbalète

[invite262dec7f]

Bonjour a tous !
J'aimerais calculer la puissance de mon arbalète (faite maison) en joule , pour cela j'ai utilisé la formule de l'énergie cinétique E = 1/2M * V² (E en joule M en kg et V en m/s² ).
Donc je l'ai réalisé mais le résultat me paraît trop haut ! (des trous dans des canettes pas plus) alors j'aimerais savoir si j'ai fait une faute dans mon calcul ou si j'utilise la mauvaise formule

M = masse de la pression qu'exerce la corde environ 3.3 kg (si je ne m'abuse)
J'ai trouver que la flèche mettais 0.182 seconde a atteindre un obstacle a 5 mètre donc j'ai fait 5/0.182 = 27.4 m.s 27.4² =750.76 (??)
ensuite 3.3/2 = 1.65 , 1.65 * 750.76 = 1238.754 joule (?!)
Donc voila pour le 0.182 seconde a parcourir 5 mètre je suis sur a 100% pour info !

Merci et bonne soirée et/où bonne journée a tous !
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[Amanuensis]

Bonjour, et bienvenue sur le forum,

Il faut remplacer 3.3 par la masse de la flèche (du carreau). Par exemple, si elle fait 50 grammes, cela donnera 1/2 0.050 27.4² = 19 joules.

[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Je pense que les valeurs que vous donnez sont faibles pour une arbalète. Aussi bien la force exercée par la corde (avec 3,3 kg-f elle peut être bandé par un enfant), que pour la vitesse du carreau. Je pense que même moi peux lancer une balle plus vite que 27 m/s.
De combien a reculé la corde une fois l’arbalète bandée ?
Au revoir.

[Amanuensis]

27 m/s = pas loin de 100 km/h.

C'est la vitesse de la balle de tennis lors d'engagements "faibles" pour les professionnels jeunes et vigoureux.

Atteignable vraisemblablement par des non professionnels entraînés (et avec une raquette prolongeant le bras...) .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Re.
Effectivement, je me suis planté dans la vitesse.
40 m/s est l’ordre de grandeur des vitesses des balles lancées (sans raquette) par les lanceurs professionnels de base-ball.
A+

[inviteede7e2b6]

les sites commerciaux donnent entre 100 et 150 joules... ce qui commence à envoyer du steak !

[le_STI]

Voici, pour info, quelques précisions. Elles reprennent certains éléments donnés dans les réponses ci-dessus.
Je sais que ça peut paraitre être du pinaillage, mais c'est plus rigoureux.

....
la puissance de mon arbalète (faite maison) en joule Une puissance s'exprime en W, une énergie en joule

la formule de l'énergie cinétique E = 1/2M * V² (E en joule M en kg et V en m²/s² ).

M = masse de la pression qu'exerce la corde environ 3.3 kg (si je ne m'abuse) Tu parles de la force qu'exerce la corde lorsque l'arbalète est bandée, ce qui peut s'exprimer en kg-f (kilogrammes-force) mais certainement pas en kg (unité de masse), une pression représente une force appliquée sur une surface, son unité dans le S.I. est donc le N/m².

[invite262dec7f]

Je r'appelle que mon arbalète est faite maison (je n'attends pas plus de 1 joule) ,donc il est très facile de tiret le trait donc la vitesse du carreau ne doit pas être très rapide je suppose
Pour la vitesse j'étais sure mais à priori je me suis trompé (je vais revérifier tout ça) .
J'ai aussi peut être mal rédigé ma question (comme me la montre @le_STI) mais se que je voudrais c'est l'énergie que vas fournir le trait au projectile .
Pour information il y a 15.5 cm (0.155 m) de distance entre la corde tendu et détendu
Merci pour vos réponse !

[Boumako]

Bonjour

Si la corde de ton arbalète pousse la flèche sur 15.5cm on peut estimer la puissance communiquée à la flèche à 3.3 * 9.81 * 0.155 /2 = 2.5 joules.
En pratique une arbalète fabriquée soit même aura un rendement inférieur à 50%, donc plutôt 1 joule.
Il serait intéressant de peser ton carreau pour avoir une valeur de rendement.

[invitef29758b5]

Salut

se que je voudrais c'est l'énergie que vas fournir le trait au projectile .

Le trait , c' est le projectile en principe .

Avec une course de 0,155 m et une force (supposée) de 33 N constante , le calcul est simple :
F.L = 33 * 0,115 = 5,1 J
Mais je suppose que la force n' est pas constante .
Pour plus de précision , il serait intéressant de la mesurer en trois points : départ , milieu et fin de course .

Il manque aussi la masse du projectile pour boucler avec l' énergie cinétique .

[invite262dec7f]

Mon carreau fait 15 gramme , merci pour vos réponse !

[invite262dec7f]

D'ailleurs il est petit trop léger et mal équilibrer c'est pour cela que j'utilise différents objets

[invite6dffde4c]

Re.
Si on fait la supposition que la force pour tendre la corde est proportionnelle au déplacement, j’obtiens une énergie de 2,5 J pour les 15,5 cm. Presque toute cette énergie est communiquée au carreau.
Si la vitesse de 27 m/s est correcte, cela voudrait dire que la masse du carreau est de 7 g, ce qui me parait un peu léger.
Pouvez-vous nous donner la masse du carreau et la façon dont vous avez mesuré la vitesse ? Merci.
A+
Nota. Mes excuses: il y a un tas de messages que je n'avais pas vus. L'énergie à 27 m/s est de 5,5 J.
Il y a des choses qui ne collent pas.

[invite262dec7f]

Pour trouver la vitesse je me suis mis a un distance de cinq mètre d'une cible et j'ai enregistré le bruit du tire ,ensuite sur Audacity j'ai regarder la durée entre le bruit de la détente et le bruit de l'impacte , ensuite j'ai divisé la distance par le temps.
Je viens de réssayer et j'ai trouver 0.210 seconde a trois mètre de distance

[invite262dec7f]

Faut 'il que je mesure la durée de la position d'un point A à un point B de la corde en slow motion ?

[le_STI]

Je pense qu'il serait plus sûr de calculer l'énergie en se basant sur des données avérées (masse et vitesse moyenne) plutôt qu'hypothétiques (notamment la constance de la force, à moins que ce soit commun sur les arbalètes).

Reste à déterminer précisément la vitesse...

[invite262dec7f]

Donc 3/0.21 = 14.2 14.2²= 204 0.015/2(poid du carreau) = 0.0075 0.0075*204 = 1.53 J

donc l'energie du carreau est de 1.53 J selon mes données mais quand est il de l'energie que la corde transmet au projectile ? c'est la même ? Merci pour vos réponse
A+

[Boumako]

Donc 3/0.21 = 14.2 14.2²= 204 0.015/2(poid du carreau) = 0.0075 0.0075*204 = 1.53 J

donc l'energie du carreau est de 1.53 J selon mes données mais quand est il de l’énergie que la corde transmet au projectile ? c'est la même ? Merci pour vos réponse
A+

Je t'ai répondu un peu plus haut, tu n'as qu'à lire le message.

1.53J restitué semble cohérent. Pour info le rendement augmente quand la masse du carreau augmente.
La mesure de vitesse telle que tu l'a pratiqué est très fiable, mais il est préférable de faire 3 ou 4 mesures pour vérifier la répétabilité.

[invite262dec7f]

Merci beaucoup Boumako c'est enfin devenu clair pour moi ! je ferais plusieurs test afin d'approcher la meilleur approximation de la "puissance" de mon arbalète
Grand merci à tous !

[Jaunin]

Avez-vous regardé un peu ce qui se dit sur le web sur le sujet et sur FS.

http://forums.futura-sciences.com/ph...-archerie.html

[invite6dffde4c]

.. mais qu'en est il de l'energie que la corde transmet au projectile ? c'est la même ? Merci pour vos réponse
A+

Re.
L’astuce des arcs et des arbalètes est qu’au moment où la flèche est lâchée, la seule partie de l’arc qui bouge est la corde. L’arc lui-même est arrêté. Et le corps non plus (pas d’énergie cinétique perdue dans un bras lanceur).
Donc, les seules pertes d’énergie sont l’énergie cinétique de la corde et les pertes non élastiques de l’arc. Donc, tabler sur (presque) 100% de rendement, même pour un arc fabriqué par un homme préhistorique, ne me semble pas absurde.
A+

[invite262dec7f]

Jaunin Avant de créer ce poste j'ai cafouiller de longue heure sur internet donc oui ,mais j'avais du mal a comprendre mes résultats

[invite262dec7f]

Merci à tous de m'avoir bien fait comprendre mais une dernière petite question ...
Comment fait on pour obtenir la force nécessaire pour tirer la corde ? Quelle sont ses constantes ect ...
Merci !

[invite5e6af660]

Mon carreau fait 15 gramme , merci pour vos réponse !

seule donnée intéressante avec le temps le parcours... mais pour le mesurer le temps de parcours... pas facile

en plus à 5m pas évident que le carreau est finie d'accélérer (transformer l'impulsion de la corde en vitesse)

ce qui serait top... un petit chariot sur lequel est posée la cible... derrière se trouve une balance trafiquée, ou spéciale capable de te donner le force/poid maximal de l'impact.. la flèche pousse la cible qui pousse la balance...

je sait que les arc compound (a poulie) peuvent délivrer jusqu'a 75kgforce (150livres), les arbalètes peuvent faire le double, avec un parcours de flèche beaucoup plus cours...

le mieux... arbalète a l'horizontale et lance 10 trait "sans cible" au plus loin donc... et marque le point de touche de chaque carreau... fait une moyenne des distance sur ces dix tir... c'est la gravité qui fait chuter ton carreau..

cette distance est proportionnellement a la puissance donnée, puisque la gravité agit uniformément sur sous corps massif...

une balle de fusils peut parcourir plusieurs km avant de toucher le sol(elle touche le sol en même temps que la douille éjectée, gravité oblige)
bref si tu connais les valeurs pour une balle, une règle de trois sur la distance permet de connaitre la puissance par gramme de ton carreau... (j'ai la flemme de faire le calcul) mais cette méthode te donneras un résultat sinon correct sinon approché...

[Boumako]

Re.
L’astuce des arcs et des arbalètes est qu’au moment où la flèche est lâchée, la seule partie de l’arc qui bouge est la corde. L’arc lui-même est arrêté. Et le corps non plus (pas d’énergie cinétique perdue dans un bras lanceur).
Donc, les seules pertes d’énergie sont l’énergie cinétique de la corde et les pertes non élastiques de l’arc. Donc, tabler sur (presque) 100% de rendement, même pour un arc fabriqué par un homme préhistorique, ne me semble pas absurde.
A+

En pratique ce n'est pas si parfait : Il faut bien que la branche se déplace pour pouvoir emmagasiner de l’énergie. Pour obtenir un très bon rendement on utilise des branches recurve (qui se déroulent lors de la mise en tension) ou des poulies ; on atteint environ 90% avec ces technologies et des branches légères.
Avec un arc droit comme on en fabriquait au moyen age on est environ 30/40%, mais comme je l'ai dis plus haut ce rendement dépend aussi de la masse de la flèche. Ces valeurs sont un compromis entre une bonne vitesse de flèche (pour pouvoir la propulser assez loin) et une énergie cinétique suffisante.

[Boumako]

en plus à 5m pas évident que le carreau est finie d'accélérer (transformer l'impulsion de la corde en vitesse)

L'accélération cesse dès que la corde n'est plus en contact avec le carreau, voire même un petit peu avant.

[invite6dffde4c]

Merci à tous de m'avoir bien fait comprendre mais une dernière petite question ...
Comment fait on pour obtenir la force nécessaire pour tirer la corde ? Quelle sont ses constantes ect ...
Merci !

Re.
La force pour tirer la corde vient du bonhomme.
La force qui tend la corde vient de l’état de flexion forcée de l’arc. Par exemple, l’arc d’Ulysse était tellement rigide que seul Ulysse était capable de le bander (mettre en tension la corde entre les deux extrémités de l’arc).
Pour augmenter la tension de la corde on inventa l’arbalète dont la rigidité de l’arc était telle que pour armer l’arbalète il fallait utiliser un cylindre et une manivelle.
Avant cela le anglais avaient inventé le « longbow » qui était un arc de 6 pieds de long et dont la « course » pour tendre la corde était plus grande ce qui donnait aux flèches la possibilité de percer les armures de chevaliers. Ceci permit aux anglais de gagner Azincourt et mit fin à la chevalerie en armure.
A+

[Boumako]

Merci à tous de m'avoir bien fait comprendre mais une dernière petite question ...
Comment fait on pour obtenir la force nécessaire pour tirer la corde ? Quelle sont ses constantes ect ...
Merci !

Le plus simple est d'utiliser un peson. Si tu n'en a pas tu peux suspendre des masses connues et mesurer le recul de la corde (le band). Tu peux tracer quelques points pour vérifier l'allure de la courbe, mais en principe elle devrait être quasiment linéaire.

[Jaunin]

C'est le pendule balistique.

http://www2.unine.ch/files/content/s.../Exp02_Tir.pdf

[invite6dffde4c]

Re.
Jaunin a raison. La meilleure façon de mesurer la quantité de mouvement et donc la vitesse et l’énergie de la flèche sans de l’électronique est le pendule balistique.
A+