problème de déplacement sous accélération variable
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problème de déplacement sous accélération variable



  1. #1
    minioim

    problème de déplacement sous accélération variable


    ------

    Bonjour à tous,

    voici la situation: j'ai finis mes études il y a.... quelques années. et ça fait encore plus longtemps que je n'ai pas touché aux équations de cinématique ou aux intégrales, calculs différentiels etc... mais c'est surtout rouillé, tout se dérouille

    Actuellement je cherche à résoudre quelques équations liées à la gravitation dans le but d'écrire un programme pour le jeu KSP (pour ceux qui connaissent, pour les autres : c'est une simulation spatiale plutôt bien faite derrière son coté humoristique et à quelques simplifications prêt quand il s'agit de vols trans planétaires)

    l'objectif final sera de permettre à une fusée d'atterrir en automatique (certains mods du jeu font déjà ça, mais ce jeu est surtout un prétexte pour derrouiller mes neurones, donc je n'utilise pas ces mods)

    bref voilà le problème et ce que j'ai déjà pu faire :
    je procède par étape, je n'ai pas eu de soucis particulier (une fois rappelé comment on calcule une intégrale ^^) à calculer la distance de freinage nécessaire à une fusée en partant de ces hypothèses:
    - gravité constante sur tout le trajet
    - puissance du moteur constante sur tout le trajet
    - pas d'atmosphère donc pas de trainée
    - masse de la fusée évolue linéairement (consommation du moteur/s)

    en effet, l'accélération liée au moteur de la fusée se calcule facilement en posant a(t) = poussée du moteur/(masse initiale - consommation*t)

    à partir de là on intégre pour avoir v(t), puis encore pour avoir h(t). il reste à récupérer t pour v(t) = 0, on remplace et c'est joué.



    maintenant je souhaite ajouter le fait que l'accélération de pesanteur n'est pas la même entre le début du freinage et la fin du freinage (surtout avec un moteur peu puissant qui entrainerait un freinage sur une très longue distance)
    typiquement je fais des essais où l'accélération de pesanteur à h = Hmax est de 8.6 et à h = 0 de 9.81...

    je sais exprimer a(h) = µ/(R+h)² avec µ le paramètre standard gravitationel de la planète et h l'altitude de la fusée.

    seulement à partir de là je bloque. je ne vois pas comment exprimer l'accélération en fonction du temps pour pouvoir intégrer et récupérer la vitesse etc.

    j'ai fais plusieurs essais qui m'amènent souvent à ce que j'appelle une "mise en abîme" d'équations (désolé, je n'ai pas le terme exacte) où v(t) se retrouve défini en fonction de l'intégrale de v(t)...

    bref je m'embrouille et autant j'aimerais trouver et surtout comprendre toutes les étapes du calcul par moi même, autant là j'ai besoin d'un coup de main sur la méthodo de ce problème qui doit pas être si complexe que ça...


    surtout qu'après il faudra que j'ajoute le fait que mon moteur n'a pas la même poussée en fonction de l'altitude, à cause du fait qu'il est moins performant en atmosphère que dans le vide.
    (bien entendu ce calcul sera purement théorique vu que si je rajoute l'atmosphère... je rajoute la trainée. qui devient pratiquement impossible à modéliser "simplement" vu comment elle est calculée dans le jeu)
    c'est à ce moment là que je passerais au vrai développement du programme, à base de PID pour automatiser l'atterrissage.

    mais hors atmosphère, donc sur une bonne partie des planètes/satellites du système, l'équation précédente (gravité variable, poussée constante du moteur, masse de la fusée baisse linéairement) sera parfaitement valable.


    voilà tout, merci beaucoup pour vos pistes et aides

    -----

  2. #2
    Dynamix

    Re : problème de déplacement sous accélération variable

    Salut

    Citation Envoyé par minioim Voir le message
    a(t) = poussée du moteur/(masse initiale - consommation*t)
    Il manque la gravité .

  3. #3
    minioim

    Re : problème de déplacement sous accélération variable

    Citation Envoyé par minioim Voir le message
    asse de la fusée évolue linéairement (consommation du moteur/s)

    en effet, l'accélération liée au moteur de la fusée se calcule facilement en posant a(t) = poussée du moteur/(masse initiale - consommation*t)
    je ne parle ici que de l'accélération liée au moteur. l'accélération totale de la fusée est effectivement la somme de ceci plus g (en considérant que g est constant)

  4. #4
    Dynamix

    Re : problème de déplacement sous accélération variable

    Citation Envoyé par minioim Voir le message
    je ne parle ici que de l'accélération liée au moteur. l'accélération totale de la fusée est effectivement la somme de ceci plus g (en considérant que g est constant)
    Moins g
    Même si g n' est pas constant , ça reste vrai .

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

    Re : problème de déplacement sous accélération variable

    plus g, moins g, tout dépends du référentiel pris etc. et dans la mesure où le raisonnement se fait avec des vecteurs, "plus g" est tout à fait valable.

    et ce n'est pas vrai que a(t) = poussée/(masse initiale - débit*t) - g si g est non constante.

    a(t) = poussée/(masse initiale - débit*t) - g(t) sera vrai par contre.

    mais ça ne répond pas franchement à mes questions.

  7. #6
    Dynamix

    Re : problème de déplacement sous accélération variable

    Citation Envoyé par minioim Voir le message
    plus g, moins g, tout dépends du référentiel pris etc. et dans la mesure où le raisonnement se fait avec des vecteurs, "plus g" est tout à fait valable.
    La poussée et le gravitation sont de signe opposés .
    Vu que tu as mis la poussée en positif , g doit être en négatif .

    Citation Envoyé par minioim Voir le message
    et ce n'est pas vrai que a(t) = poussée/(masse initiale - débit*t) - g si g est non constante.
    a(t) = poussée/(masse initiale - débit*t) - g(t) sera vrai par contre.
    a(t) = poussée/(masse initiale - débit*t) - g(t) "est vrai" dans tous les cas .
    Quand tu écris "g" tout seul , ça n' implique pas que g est constant .
    Dernière modification par Dynamix ; 21/09/2017 à 15h55.

  8. #7
    minioim

    Re : problème de déplacement sous accélération variable

    la poussée et la gravitation sont de signe positif, pour leur valeur scalaire. le sens du vecteur détermine quel est le signe qu'on applique en projetant sur un axe. si ma fusée accélère vers le sol, verticalement, le signe est le même pour la gravitation et la poussée...

    mais encore une fois, ça ne répond absolument pas aux questions que je pose. si tu préfères, part du principe que c'est une erreur de formulation dans ce topic de ma part, mais mon calcul est vérifié. histoire qu'on puisse clore cette digression.

  9. #8
    phys4

    Re : problème de déplacement sous accélération variable

    Citation Envoyé par minioim Voir le message
    surtout qu'après il faudra que j'ajoute le fait que mon moteur n'a pas la même poussée en fonction de l'altitude, à cause du fait qu'il est moins performant en atmosphère que dans le vide.
    (bien entendu ce calcul sera purement théorique vu que si je rajoute l'atmosphère... je rajoute la trainée. qui devient pratiquement impossible à modéliser "simplement" vu comment elle est calculée dans le jeu)
    Bonjour,
    Au vu du but final, il vaut mieux se lancer de suite dans l'intégration numérique, car même sans atmosphère pour une trajectoire quelconque, il n'est pas question d'avoir une équation du mouvement.
    Avec une atmosphère et tous ses effets, ce sera peine perdue.
    En intégration numérique les termes additifs ne poseront pas de difficulté.
    Bon courage.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  10. #9
    minioim

    Re : problème de déplacement sous accélération variable

    Bonjour phys4, c'est bien noté, pour le but final, la solution numérique sera retenue (je vais regarder ça plus en détail)

    Mais dans ce cas, pour une question de curiosité (ça reste le but premier de toute cette histoire ^^), comment se résoudrait le problème posé initial? Résumé en une phrase : comment obtenir la position en fonction de t d'un mobile en mouvement rectiligne avec une accélération dépendante de la position ?

    Merci

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