Rotation sur axe, force centrifuge, couple/puissance, interaction de particules.

[Noreans]

Bonjour,

Dans un but pedagogique et ludique, j essaye de faire les plan d une station spatiale. Ainsi chaque probleme rencontrer me permet de faire des recherche et d apprendre sur le sujet et de passer ensuite au probleme suivant.

Aujourd hui je viens vers vous car ils y a certain probleme auquelles je ne trouve pas de reponse:

Pour l instant j ai une roue de hamster de 20m de rayon et 80m de long soit environ 10 000m^2 de surface interne. Avec 2 compartiments
le premier de 9m de hauteur soit un rayon de 11m a partir du centre
Le second a 3,5m de rayon a partir du centre.
Il y a le vide entre les 2 compartiments
Et enfin 1m de rayon centrale pour l axe de rotation

La totalite de la structure pese 10 087 660kg.

1ere question:
Rotation:
En utilisant la formule F = (m×v^2)÷R j obtient une rotation de 0.7152 tr/min pour simuler une graviter a 10 pour une masse de 90kg. Cela me semble affreusement faible mon calcul est il correct ?

2eme question:
Puissance et couple :
Voici mes calculs:
F est la force en N
F=m×g
F=9.81×10087660
F=98 959 944.6 N

T est le couple
T=98 959 944.6×20
T=1 979 198 892 N.m

P est la puissance en watts
P=1 979 198 892×0.07152
P=141 552 305 watts

Mon probleme c que c est la puissance necessaire pour faire tourner la roue mais sur terre pas dans le vide spatial. Donc comment je modifie ce calcul pour que ca corresponde.

3eme question:
Force centrifuge:
Ma derniere question concerne l eau liquide dans le vide spatiale. Je precise, on a notre roue qui tourne dans un vide spatiale si on place de l eau dans cette roue sans quel touche aucune parois et sans mouvement initiale. Comment celle ci reagira t elle? Car pour moi la force centrifuge ne s applique que si l element fait parti du referentielle et donc touche physiquement une des parois
Donc je reprecise la question: que ce passe t il pour l eau qui se trouve a l interieur de la roue mais ne touche aucune paroi et ce sans aucune force exterieur appliquer sur celle ci?

Voila merci de votre attention et patience et dsl pour l orthographe, c est pas mon fort et je suis sur portable.
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[Dynamix]

Salut

pour simuler une graviter a 10

Incompréhensible .

F est la force en N

La force de quoi ?
En multipliant la masse par g tu obtiens le poids à la surface de la terre .
Que vient faire cette donnée dans ton calcul ?


Et pour le calcul du couple et de la puissance , revoir tes cours .
Mots clés : "moment d' inertie" "moment cinétique"

que ce passe t il pour l eau qui se trouve a l intérieur de la roue mais ne touche aucune paroi

Que dit la deuxième loi du mouvement de Newton ?

[Rachilou]

Bonsoir,

Si je comprends bien, tu essayes de reproduire la force de gravitation dans l'habitacle d'un vaisseau spatial.

Si tu veux que des personnes t'aident, fais un véritable effort dans la présentation de ton projet.

Par exemple : Fais des plans précis de ton vaisseau car :
"le premier de 9m de hauteur soit un rayon de 11m a partir du centre"
pas garantie de comprendre quelque chose!

Aussi, tu devrais lire certaines informations concernant la gravité artificielle.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Gravit%C3%A9_artificielle

Bien cordialement.

[Noreans]

Désolé et bien reçu, je m'occupe de ça et je reviens vers vous d'ici quelques jours avec l'ensemble de ce que j'ai déjà fait mais mis au propre et présenté de manière décente...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Noreans]

Est il possible d inserer des plans 3d ? Ou dois je faire une coupe 2d du plan ?

[Rachilou]

Bonjour,

Inutile de te prendre la tête.
Un dessin à main levée, (éventuellement en perspective) avec une cotation explicite, suffira.

Si tu fais un dessin 3d (sur un logiciel CAO), oui pourquoi pas. Mais il faudra quand même une vue en format JPEG.

A bientôt.

[phys4]

1ere question:
Rotation:
En utilisant la formule F = (m×v^2)÷R j obtient une rotation de 0.7152 tr/min pour simuler une graviter a 10 pour une masse de 90kg. Cela me semble affreusement faible mon calcul est il correct ?

Bonjour,
Une petite erreur de calcul à trouver :
la vitesse périphérique pour avoir g = 10 c'est v =14,142 m/s et la vitesse de rotation 6,752 t/min, mais ces vitesses ne dépendant pas des masses des objets, puisque c'est une accélération.

2eme question:
Puissance et couple :
Voici mes calculs:
F est la force en N
F=m×g
F=9.81×10087660
F=98 959 944.6 N

La force calculée est une force centrifuge, elle n'est pas dans le sens de la rotation mais perpendiculaire, donc elle ne correspond à aucun couple, ni aucune puissance.
Une fois le cylindre lancé en rotation, il n'y a pas besoin de puissance pour entretenir le mouvement.
C'est comme si vous disiez que la Terre crée une puissance permanente pour entretenir sa rotation !

3eme question:
Force centrifuge:
Donc je reprecise la question: que ce passe t il pour l eau qui se trouve a l interieur de la roue mais ne touche aucune paroi et ce sans aucune force exterieur appliquer sur celle ci?

Si vous mettez un objet dans votre cylindre, sans lui donner le mouvement de rotation, il peut rester indéfiniment flotter dans le cylindre qui tournera sans lui.
il faut remarquer que s'il y a une atmosphère, elle prendra par frottement la rotation du cylindre et entrainera les objets à l'intérieur qui finiront par "tomber".

[Noreans]

Merci a vous pour vos réponses phys4 et Dynamix.

D'abord Dynamix :

Incompréhensible .

effectivement la première partie sur le calcul de la force centrifuge ne voulais rien dire en faite je voulais simuler une gravité a 1g qui pour un poids de 90kg ce qui doit donner une force de 882.9N j'ai refait les calculs pour tout le vaisseau que je vous communiquerai avec les plans en détails afin que ce soit compréhensible par tout le monde il est même possible que je recréer un sujet afin de mettre les choses au propre convenablement.
Donc merci de m'avoir fait remarquer mon erreur que j'ai prise en compte.

pour la deuxième partie:

La force de quoi ?
En multipliant la masse par g tu obtiens le poids à la surface de la terre .
Que vient faire cette donnée dans ton calcul ?

je suis d'accord avec toi, néanmoins c'est la méthode qui m'a était donner donc je suppose simplement que la Force F désigner doit correspondre au poids, comme tu le mentionne.
Cela te surprend peut être mais est ce pour autant faux tel est la vraie question ^^

Et pour le calcul du couple et de la puissance , revoir tes cours .
Mots clés : "moment d' inertie" "moment cinétique"

Je tiens a préciser que je n'ai aucun cours et que toutes les recherches sont faite sur internet, j'ai juste un bac S et qui commence a être périmé ^^ donc si vous avez des cours je suis preneur.
Sinon merci pour les mot clés je m'en servirais.

enfin :

Que dit la deuxième loi du mouvement de Newton ?

pour la deuxième loi de newton, je la connais je ne suis pas non plus totalement un néophyte, néanmoins ce que je cherchais a savoir c'est si la force centrifuge peut être considéré comme un champs de gravité ou non et si, non pourquoi.
PS"ce n'est pas parce que je la connais que je la comprend parfaitement" d'ou ma demande de précision

Ensuite Phys4:

pour la première remarque:

Une petite erreur de calcul à trouver :
la vitesse périphérique pour avoir g = 10 c'est v =14,142 m/s et la vitesse de rotation 6,752 t/min, mais ces vitesses ne dépendant pas des masses des objets, puisque c'est une accélération.

entièrement d'accord j'ai revu les calcul j'ai dorénavant un anneau de 50m de rayon pour 30m de largeur qui tourne a 4.2tr/min ce qui génére un 0.989 g.

pour la seconde remarque:

La force calculée est une force centrifuge, elle n'est pas dans le sens de la rotation mais perpendiculaire, donc elle ne correspond à aucun couple, ni aucune puissance.

je vois que tu as aussi était perturber par cette fameuse force F qui je pense correspond plutôt a P le poids de l'anneau a mettre en rotation.

Une fois le cylindre lancé en rotation, il n'y a pas besoin de puissance pour entretenir le mouvement.

j'ai par contre pas bien compris ce que tu entend par la il y a forcement des forces de frottement et de résistance du aux machines et les molécules environnantes(le vide spatiale n'est pas un vide parfait rappelons le)

pour la troisième remarque:

il faut remarquer que s'il y a une atmosphère, elle prendra par frottement la rotation du cylindre et entrainera les objets à l'intérieur qui finiront par "tomber".

je n'ai pas bien compris non plus peut tu préciser s'il te plait ?

en tout cas merci a vous, je répond au message pour les courageux en attendant de finir la belle présentation.

[phys4]

entièrement d'accord j'ai revu les calcul j'ai dorénavant un anneau de 50m de rayon pour 30m de largeur qui tourne a 4.2tr/min ce qui génére un 0.989 g.

C'est beaucoup mieux comme résultat.

j'ai par contre pas bien compris ce que tu entend par la il y a forcement des forces de frottement et de résistance du aux machines et les molécules environnantes(le vide spatiale n'est pas un vide parfait rappelons le)

Le vide spatial n'est pas parfait mais excellent, des satellites tournent pendant des années sans freinage notable, il n'y a pas lieu d'entretenir la rotation du cylindre, si toute la rotation se fait en bloc unique.
Pour connaitre l'énergie nécessaire au lancement, les forces tangentielles à appliquer ne se calculent pas de cette façon.

Pour l'objet dans le cylindre : il ne bougera pas si le cylindre est vide.
Comme le but du cylindre n'est pas de rester vide, je suppose qu'une partie contiendra une atmosphère, et cette atmosphère tournera avec le cylindre. Si je considère un objet dans cette atmosphère; les frottements finiront par l'entrainer avec le cylindre et il finira sur le pourtour du cylindre dès qu'il aura pris un peu de vitesse relative.

[Noreans]

Merci pour la dernière partie c'est plus clair, et il me semble que tu ne me crois pas pour le vide spatiale alors je peut te garantir que les satellites dont tu parles on des petite rétro-fusées qui permettent d'ajuster leur trajectoires afin qu'il restent sur leur orbitent, Voici un petit liens ^^
https://cnes.fr/fr/quest-ce-que-lespace
dans la partie le vide de l'univers

[jacknicklaus]

Merci pour la dernière partie c'est plus clair, et il me semble que tu ne me crois pas pour le vide spatiale

Je penses que phys4 est au courant ...

En revanche, comme tu ne précises pas ce que ce que tu prévois comme localisation de ta station, vous avez tous deux raison. Avec une proximité (relative) de l'atmosphère terrestre, il faut en effet tenir compte des frottements. En revanche, le vide spatial à grande distance, et notamment le vide interstellaire, c'est vraiment vraiment vide : https://fr.wikipedia.org/wiki/Milieu_interstellaire et https://fr.wikipedia.org/wiki/Exosph%C3%A8re

où il est précisé : Un des grands intérêts de l'exosphère réside dans l'exceptionnelle capacité de durée de vie des satellites placés dans ses couches les plus hautes : des centaines, voire des milliers d'années, alors que les satellites qui évoluent à une altitude moindre, de l'ordre de 300 kilomètres (thermosphère), doivent subir un freinage permanent non négligeable.

[Rachilou]

La totalite de la structure pese 10 087 660kg. Dis donc, c' est peut-être pas une bonne idée d'envoyer un objet (en charge utile) aussi lourd dans l'espace?
C'est pratiquement la masse de la tour eiffel.

[Dynamix]

les satellites dont tu parles on des petite rétro-fusées qui permettent d'ajuster leur trajectoires afin qu'il restent sur leur orbitent,

Le freinage d' un satellite qui se déplace à 28 000 km/h n' a rien de commun avec le freinage de la lente rotation d' un cylindre .

[Noreans]

Jackniklaus merci pour les liens tres interressant

Dynamix oui je suis bien d accord, c etait plus un petit aparte hors sujet ^^

Enfin Rachilou, qu est ce que tu entend par charge utile ?
Et pour la charge du vaisseau on est encore loin du compte, ce qu on as c la structure principale de l anneau en acier pas encore de vitre ni d equipement sans compter les serveur de controle ni les moteurs.
Cette station est faite pour etre entierement autonome plantation forge etc ...
Apres c est pas comme si on aller le construire, je trouve que c est un moyen amusant de se confronter a tout les problemes que l on peut rencontrer afin d en apprendre plus sur le sujet.

[Rachilou]

Bonjour,

Donne-moi les dimensions de ton engin... sur un dessin comme tu peux.
Je vais te le dessiner sur un logiciel de CAO en 3d, ensuite je te ferai des rendus photos.
Pour terminer, on le présentera à la NASA,
A bientôt.

[Noreans]

C est bon tkt je m en occupe j ai fini les pillier j attaque l anneau

[Deedee81]

Bonjour,

Noreans, s'il te plaît, essaye d'éviter le langage sms, même à doses homéopathiques.
(les apostrophes je suppose que c'est une difficulté au faite que du rédiger avec un smartphone).

Merci,

[Noreans]

Bien reçu chef je ferai attention