Pesanteur dans un avion en ressource

[Amanuensis]

Split issu du fil : https://forums.futura-sciences.com/p...pesanteur.html

Perso je vois une incohérence pour l’avion où on dit que la pesanteur reste perpendiculaire au plancher

Ce point mériterait une discussion, dans un nouveau fil ; la question est si pilotage peut assurer que la pesanteur interne reste perpendiculaire au plancher pendant toute la ressource. Je pense que oui, tout en pensant qu'il y a une latitude sur ce qui est supportable (par exemple au tout début du décollage d'un avion civil, il est souvent sensible que la pesanteur est vers l'arrière : on voit le couloir "monter" vers l'avant), et donc les pilotes peuvent en profiter.
-----

[coussin]

Dans un avion, à part manœuvres extrêmes, l'accélération ressentie est perpendiculaire au plancher. Ça vient du fait que la force de portance est toujours perpendiculaire aux plan des ailes.

[yvon l]

Dans un avion, à part manœuvres extrêmes, l'accélération ressentie est perpendiculaire au plancher. Ça vient du fait que la force de portance est toujours perpendiculaire aux plan des ailes.

Bien vu, ce qui veut dire que techniquement, un avion ne peut pas décrire une ressource en forme de parabole.

[Amanuensis]

C'est faux, encore une fois et pour les mêmes raisons.

Coussin a juste décider d'être contrariant, sans jamais expliquer la physique dont il parle. C'est du trollage.

[A voir en vidéo sur Futura]

[yvon l]

C'est faux, encore une fois et pour les mêmes raisons.

Coussin a juste décider d'être contrariant, sans jamais expliquer la physique dont il parle. C'est du trollage.

Pourquoi affirmez-vous que cela est faux. Le mouvement proposé (possible sur des montagnes russes) n'est-il pas correct. Un corps animé d'une vitesse donnée subissant une accélération/décélération à cause d'une force constante (par exemple la pesanteur décrit une branche de parabole) pour autant que l'on compense l'énergie dissipée (moteur). La direction de la force correspond à l'axe de symétrie de la parabole (voir par exemple trajectoire d'un projectile pour la force pesanteur). En particulier, si on fait subir une accélération de 1g au corps vers le haut, ce qui nécessite 2g pour compenser la pesanteur, la courbe sera une parabole avec le creux vers le bas

[Amanuensis]

Pourquoi affirmez-vous que cela est faux.

Ce qui est faux est "Dans un avion, à part manœuvres extrêmes, l'accélération ressentie est perpendiculaire au plancher. Ça vient du fait que la force de portance est toujours perpendiculaire aux plan des ailes."

Auquel vous avez répondu "Bien vu".

Je vous laisse réfléchir pourquoi c'est faux.

[yvon l]

Ce qui est faux est "Dans un avion, à part manœuvres extrêmes, l'accélération ressentie est perpendiculaire au plancher. Ça vient du fait que la force de portance est toujours perpendiculaire aux plan des ailes."

Auquel vous avez répondu "Bien vu".

Je vous laisse réfléchir pourquoi c'est faux.

Bon jour
«Bien vu» pour signaler mon accord avec coussin. Donc l’impossibilité technique d’une ressource de forme parabolique pour un avion.

Je pense que l’exemple de l’avion est une source de confusion pour le lecteur et donne une fausse impression quant à la maîtrise du sujet.
Une approche pédagogique pourrait être celle-ci.
1) Une trajectoire type saut à l’élastique du haut d’un mat d’un navire*: Phase de micropesanteur (d’autant plus proche de l’impesanteur que le frottement air est faible), suivit d’une «ressource» quand l’élastique se tend puis se détend (G>1) puis lorsque l’élastique n’agit plus un retour en impesanteur (presque).
Le modèle peut être analysé du rivage, du navire ou du sujet qui subit le saut.

2) Un accéléromètre simple constitué par exemple d’un fil à plomb de 1Kg maintenu par un observateur via un ressort taré (peson). Celui-ci donne au repos sur terre l’information 9,81 (N ou m/s²) pour la valeur de la force/accélération et la verticale pour la direction.

3) le sujet équipé de l’accéléromètre constate que pendant l’expérience que l’accéléromètre qui lui est solidaire indique des variations entre pratiquement 0 et une valeur supérieure à 9,81. Cette dernière dépend de la raideur de l’élastique . Hors zéro, La direction est verticale.

Rem:
a)Appliquer des variations de position verticale à l’accéléromètre en observant la longueur du ressort. (attention à prévoir un amortissement correct de l’appareil)
b)Constater la variation de la pesanteur dans une voiture dont les amortisseurs ont vécu et qui franchi un nid-de-poule.
c) combiner a) et b) ...

[Amanuensis]

«Bien vu» pour signaler mon accord avec coussin.

J'avais compris. Et cela indique que vous n'avez même pas vu l'absurdité de la deuxième phrase...

Je pense que l’exemple de l’avion est une source de confusion pour le lecteur

Je ne vous le fait pas dire !

[stefjm]

L'intérêt que je vois pour l'avion par rapport à l'ascenceur ou élastique est que la trajectoire en parabole permet de visualiser l'altitude en fonction du temps (x=vx.t).

[yvon l]

J'avais compris. Et cela indique que vous n'avez même pas vu l'absurdité de la deuxième phrase...

??? Quelle deuxieme phrase ??? la votre ?
Mais pour rester constructif et positif, que pensez-vous plutôt de l'approche proposée ?

[yvon l]

L'intérêt que je vois pour l'avion par rapport à l'ascenceur ou élastique est que la trajectoire en parabole permet de visualiser l'altitude en fonction du temps (x=vx.t).

Pendant les phases ou l'élastique n'exerce pas de force, la trajectoire vue de la terre est parabolique.(vitesse du navire constante)

[coussin]

Hmmm J'en étais resté à ce qu'on réservait "pesanteur" aux accélérations ressenties lentement variables dans l'espace et le temps...
L'accélération ressentie lors d'un vol parabolique (car c'est de ce cas particulier dont il s'agit) est, à mon avis, loin d'être lentement variable; variant de plusieurs g sur quelques dizaines de secondes...
Je pense que ce fil devrait être renommé "accélération ressentie dans un avion en ressource"

[Mailou75]

Je pense que l’exemple de l’avion est une source de confusion pour le lecteur

Je ne vous le fait pas dire !

Ahh ! Nous y voilà… l'audit démontre au moins que l'avion zeroG nous éloigne du sujet principal et que, sans doute, la figure est fausse.
Je réitère : en parler dans le texte comme d'un exemple concret c'est bien, s'étendre dessus c'est maaal

[coussin]

Un bilan des forces des différentes phases d'un vol parabolique est facile à trouver sur internet. Ça ne me semble pas très compliqué de faire une figure correcte...

[Archi3]

Dans un avion, à part manœuvres extrêmes, l'accélération ressentie est perpendiculaire au plancher. Ça vient du fait que la force de portance est toujours perpendiculaire aux plan des ailes.

la résultante des forces ne s'appliquent qu'au centre de masse, donc ne dépend pas de l'attitude de l'avion, alors que l'orientation de l'accélération propre par rapport au plancher en dépend entièrement. Donc bien. sur il est possible de maintenir dans tous les cas une accélération perpendiculaire au plancher en jouant sur l'attitude, mais ce n'est en aucun cas obligatoire, et comme le fait remarque Amanuensis pas toujours le cas (il suffit effectivement de voir si le plancher "parait horizontal" ou pas). Sinon bien sur il n'y a pas que la portance dans un avion, il y aussi une trainée, et rien n'empêche de lui donner la trajectoire qu'on veut, y compris parabolique,

[coussin]

Oui, je sais.
On peut bien évidemment obtenir un peu l'accélération ressentie qu'on veut en faisant des acrobaties. Néanmoins, il est aussi facile de maintenir une accélération perpendiculaire au plancher pour toutes manœuvres douces. Tout un chacun ayant pris l'avion constate qu'on ne sent pas l'avion tourner. On trouve également moultes vidéos sur Youtube où des pilotes se versent un verre en faisant un looping

[Mailou75]

Salut,

Un bilan des forces des différentes phases d'un vol parabolique est facile à trouver sur internet. Ça ne me semble pas très compliqué de faire une figure correcte...

La trajectoire ça doit être faisable, peut être même avec la bonne inclinaison de l'avion et des durées connues. Ensuite il faut calculer le vecteur : poids + accélération des réacteurs + portance des ailes + effet looping … en angle et en valeur. Je veux bien voir (et je ne suis pas le seul ici)

[f6exb]

On trouve également moultes vidéos sur Youtube où des pilotes se versent un verre en faisant un looping

Ce n'est pas un looping (on dit boucle) mais une barrique. Pratiquement 1G quand elle est bien maîtrisée.

[calculair]

Pour vendre mieux son Boeing 707, son pilote d'essai réalisé un tonneau 1G ( effort normal pou l'avion ) avec le 707 avion e ligne ....!!!
http://histaero.blogspot.com/2012/10...memorable.html

[coussin]

Salut,
La trajectoire ça doit être faisable, peut être même avec la bonne inclinaison de l'avion et des durées connues. Ensuite il faut calculer le vecteur : poids + accélération des réacteurs + portance des ailes + effet looping … en angle et en valeur. Je veux bien voir (et je ne suis pas le seul ici)

Au hasard : https://wattsupscience.wordpress.com...bolique-wus27/
J'aime cette explication car il y explique comment le pilote annule la portance pendant la phase 0 g en adoptant un angle d'attaque négatif.

[Mailou75]

Salut,

Au hasard : https://wattsupscience.wordpress.com...bolique-wus27/
J'aime cette explication car il y explique comment le pilote annule la portance pendant la phase 0 g en adoptant un angle d'attaque négatif.

Merci, j'ai regardé le doc et quelques autres. Y'a peut être moyen de s'en sortir en faisant plusieurs approximations :
1/ Quelle que soit la phase concernée, le changement de vitesse sera régulier
2/ Les durées des phases seront arrondies 20s/5s/20s/5s/20s
3/ Les phases de ressources décrivent des cercles
4/ L'angle de la trajectoire avec l'horizontale sera à 45° au départ et la fin de la phase d'apesanteur
5/ L'angle d'attaque (incalculable) annulant la portance sera déduit de "3° par seconde pendant 22s"

Puis je me suis rendu compte que ces histoires de trainée/poussée et poids/portance sont surtout utiles pour définir le pilotage et obtenir une trajectoire donnée. Ensuite, ce qui nous intéresse est ce que ressent le passager : son "mouvement inertiel" par rapport au mouvement de l'avion. Au final je trouve que (vous me direz si c'est bon svp) le poids est l'opposé de la somme de trois vecteurs accélération :
- En ressource d'entrée, accélération terrestre vers le haut + accélération centrifuge (et non plus portance) vers le centre de la trajectoire + décélération (accélération vers l'arrière puisque la vitesse passe de 825 à 570km/h) ceci devrait nous donner un poids perpendiculaire au plancher
- En ressource de sortie, accélération terrestre vers le haut + accélération centrifuge + accélération (cette fois) ceci devrait aussi nous donner un poids perpendiculaire au plancher

6/ Calcul des accélérations colinéaires et centrifuge instantanées avec une grosse louche…

Bref, c'est pas si évident et je maintient que c'est hors sujet par rapport au propos qui nous intéresse. Amanuensis y tenais donc je vais lui faire, mais "juste" cette fois (ou le moins faux possible…), rien ne sera "glissé sous le tapis" c'est pas mon genre
Si j'y arrive vous le verrez dans son doc.

Merci pour l'info à plus

Mailou

[Amanuensis]

La question que je posais n'est pas celle du maintien de la pesanteur interne à 1 g pp au plancher, mais celle de la ressource après la sortie de parabole. Et on sait que la pesanteur interne est de l'ordre de 1.8 à 2 g.

Par ailleurs le poids ressenti par un immobile dans l'avion et au centre de masse de celui-ci est l'inverse de la somme des seules résultante aérodynamique et poussée s'exerçant sur l'avion. Toutes les "forces d'inertie" (y compris la gravitation terrestre) n'interviennent pas. (C'est une conséquence de ce qui expliqué dans mon doc...)

[Mailou75]

C’est à dire que tu n’es pas d’accord avec mon addition de trois vecteurs ? On en discute en MP si tu veux, j’te fais un brouillon à la main

[Amanuensis]

La décomposition en trois forces peut être correcte, mais elle cache des compensations obligatoires, qui au final donne le résultat que j'indique.

C'est une conséquence assez simple de la notion de pesanteur, et simplifie certaines analyses qu'on fait plus usuellement en introduisant (inutilement donc) des "forces d'inertie".

Pour ce que je raconte sur l'avion, on peut se convaincre au moins que ça marche en prenant divers cas simples. En particulier cela est cohérent avec comment maintenir 1 g pp au plancher dans une boucle: suffit de garder la vitesse et l'angle d'attaque appliquées en vol à plat. Cela est cohérent avec l'idée que la phase d'impesanteur s'obtient en cherchant un angle d'attaque vers le nul et en compensant la résultante aérodynamique (alors essentiellement une traînée) par la poussée moteur. On pourra prendre aussi une phase de montée, etc.

J'indique cela pour simplifier les calculs. Libre à qui que ce soit de prendre le PFD avec les forces d'inertie !

[Mailou75]

Cher monsieur Coussin,

Contrairement à ce que vous laissiez entendre l'exercice est trèès loin d'être évident.

Il y a une foule de paramètres (vitesse colinéaire, altitude, pression, accélération, poussée, trainée, portance, incidence, assiette, angle des ailes, flux d'air, poids de l'avion variable avec la consomation.. etc etc etc) dont on maitrise pas la moitié.

Après moult lectures, "coup de fil à un ami" qui a son brevet de pilote, MP avec l'intéréssé (Amanuensis) et d'approximation en tâtonnements… je suis arrivé à quelque chose de relativement cohérent. Vous me direz si cela vous semble juste.

D'abord j'ai abandonné toute tentative de calcul de "vol" réel mais travaillé uniquement avec la trajectoire, donc en fonction des altitudes à atteindre, des vitesses (ces dernières variant de document en document) et avec la contrainte majeure et logique que la pesanteur doit toujours être "à peu près" perpendiculaire au plancher (pour que des passagers allongés au sol ne glissent pas vers l'arrière de l'avion) et d'une valeur variant de 1,5 à 1,8g.

A partir de là ce qui nous intéresse est le vecteur accélération totale (dont la pesanteur sera évidement l'opposé) qui dépend directement de la trajectoire dans le référentiel terrestre et qui est donc la somme de trois vecteurs : accélération terrestre, accélération/ralentissement colinéaire à la trajectoire et accélération centripète.

Si on ajoute à cela le "nose-up deck angle" (et oui j'ai même du aller sur Stackexchange…) qui est en moyenne de 2° sur des avions de ce type et l'angle d'attaque qui va devoir varier jusqu'à environ 8° par rapport au flux d'air (trajectoire) en milieu de courbe, alors on trouve qu'effectivement la pesanteur sera perpendiculaire au plancher de l'avion (à 2° près max "not really noticeable"). Bon, malheureusement à l'échelle du dessin global ces subtiles variations sont imperceptibles…

La trajectoire de ressource n'est donc pas un arc de cercle, ni une parabole (bouh wiki) mais une clothoïde (forme suivie par les boucles de grands 8 pour que les passagers ne prennent pas trop de "g" d'un coup), comme suggéré par Amanuensis. En faisant varier la vitesse le long de cette clothoïde pour respecter à la fois : un vecteur accélération linéaire, une durée de vol, des altitudes fixées et une accélération centripète (fonction de la vitesse et du rayon de courbure instantanés), on arrive à trouver une solution acceptable à ce problème à variables multiples… à noter que le départ de la courbe quasi horizontal ne fait pas partie des "20 secondes" de ressource (sinon le problème est je pense insoluble).

Bref, le dessin montre un repère espace en x, espace en y et les points sur la trajectoire sont des secondes. On trouve les fameux trois vecteurs en gris clair (parce que ce n'est pas un but à la figure mais une justification) dont l'inverse de la somme donne le bleu : pesanteur ressentie. En dessous, on retrouve la courbe d'évolution de la norme de la pesanteur comme souhaitée par Amanuensis. Pendant la parabole "zero g" l'assiette de l'avion change de 3° par seconde comme stipulé dans votre lien (sur ce point je ne me suis pas foulé…).

Voilà, merci de valider le principe svp, quant à moi la prochaine fois je m'abstiendrai de mettre les pieds dans un truc pareil !

@Amanuensis : comme convenu, ceci constitue un brouillon pour correction éventuelle ou mise à la corbeille…

Merci d'avance

Mailou

[gts2]

Très joli travail !
Pour qu'il en reste quelque chose d'autre qu'un schéma, pourrais-tu indiquer les équations, les valeurs numériques ... par exemple dans un pdf à télécharger.
On doit pouvoir reconstituer avec tes indications (clothoïde...), mais cela serait plus simple...
Si tu as aussi des renseignements sur l'angle d'attaque (un lien pourrait suffire pour cela) : je m'étais posé des questions sur la trajectoire vs. l'attitude de l'avion lors de la phase de montée raide.

Désolé si ma demande parait déplacée.

[Amanuensis]

Voilà, merci de valider le principe svp, quant à moi la prochaine fois je m'abstiendrai de mettre les pieds dans un truc pareil !

Joli travail, oui. Quelque part cela montre qu'il y a des choses intéressantes à faire en "physique de base" (et très concrète, il s'agit là d'une expérience qui peut être vécue par n'importe qui), plutôt que faire des diagrammes sur les trous noirs...

Pour les aspects concernant mes docs, réponse par MP.

A+

[Mailou75]

Très joli travail !
Pour qu'il en reste quelque chose d'autre qu'un schéma, pourrais-tu indiquer les équations, les valeurs numériques ... par exemple dans un pdf à télécharger.

Merci
Malheureusement il n'y a pas de formule car pas de données. Le formules seraient celle d'aviation qui demanderaient de connaitre le poids de l'avion, la poussée/puissance des moteurs, l'angle des ailes par rapport au plancher, la pression de l'air en fonction de l'altitude etc... j'ai abandonné cette approche, je n'ai pas fait d'aérodynamique.

Comme précisé dans le précédent message, tout ce que j'ai fait c'est de tracer une trajectoire en fonction de : vitesses, altitudes et durées + la volonté d'obtenir une pesanteur de 1,8g max. C'est ce qui a éliminé le trajectoires circulaires et paraboliques en ressource et validé la clothoide proposée par Amanuensis (aux 5s près du départ quasi horzontal). J'ai juste respecté les données qu'on trouve sur le net. Comme elles varient d'un doc à l'autre j'ai fait des compromis pour avoir un résultat cohérent.

On doit pouvoir reconstituer avec tes indications (clothoïde...), mais cela serait plus simple…

Même pas… il n'y a pas de formule simple pour ce truc. Je l'ai décalquée sur des tracés trouvés sur le net. Je rappelle que tout ceci est fait à la louche, la plus petite que j'ai trouvé, mais louche quand même. Le but était de remplacer un schéma qui était à l'origine faux (comme tous ceux du net qui donnent du temps en abscisse) et surtout en désaccord avec le texte qui l'accompagnait. Là on est beaucoup plus proche de la vérité, celle ci dépendant aussi du climat et des trois pilotes expérimentés nécessaires au guidage de l'A300 zeroG (commandes spéciales).

Si tu as aussi des renseignements sur l'angle d'attaque (un lien pourrait suffire pour cela) : je m'étais posé des questions sur la trajectoire vs. l'attitude de l'avion lors de la phase de montée raide.

Ca c'est le "coup de fil à un ami" (mon beauf qui a son brevet de pilote) qui me l'a donné. Sa réponse était la suivante : l'angle d'attaque (entre trajectoire et plancher) ne doit pas varier trop brusquement au départ de la ressource pour ne pas freiner l'avion ou impliquer une trop forte pesanteur, voire décrocher… elle doit augmenter jusqu'à atteindre son maximum en milieu de ressource (il supposait 10° mais j'ai dessiné 8° pour que l'angle entre pesanteur et plancher ne dépasse pas les 2° qu'on a classiquement dans un vol d'Airbus et pour que les occupants alongés non attachés ne se retrouvent pas à la queue de l'avion - de toute façon c'était plus pour ma conscience car ces angles sont imperceptibles sur le dessin, snif). Enfin, en fin de ressource, l'avion ralentissant toujours, l'angle doit diminuer pour être quasi colinéaire (toujours 2°) à la trajectoire pour continuer de monter quand même, car en étant strictement colinéaire l'avion irait légèrement vers l'avant horizontalement et ne suivrait plus sa trajectoire. Seuls les avions de chasse peuvent avoir un angle d'attaque de 0° (et angle des ailes de 0°) car ils ont la poussée qui va avec, il peuvent même monter à la verticale ou voler sur le dos sans problème ce qui n'est pas le cas d'un Airbus lol.

Désolé si ma demande parait déplacée.

Du tout mais je ne peux la satisfaire. Tout ce que je peux te donner c'est un fichier Excel et un Autocad vectoriel. Ca ne t'en apprendra pas beaucoup plus que l'image... La seule formule que j'ai utilisée est pour trouver l'accélération centripète a=v²/r mais celle là tu dois la connaitre

……..

Joli travail, oui. Quelque part cela montre qu'il y a des choses intéressantes à faire en "physique de base" (et très concrète, il s'agit là d'une expérience qui peut être vécue par n'importe qui), plutôt que faire des diagrammes sur les trous noirs...

Je ne dis pas que j'ai pas appris deux trois trucs au passage mais ça me fait plus vibrer que la physique de Newton, dsl, d'ailleurs j'y retourne

Pour les aspects concernant mes docs, réponse par MP

Fait, tu pourras diffuser la version "corrigée" de ton doc (ajout des vecteurs en phase parabolique + lisibilité) pour ceux que ça intéresse

[gts2]

Du tout mais je ne peux la satisfaire.

Compris.
Merci pour les compléments d'info donnés.

[pm42]

La trajectoire de ressource n'est donc pas un arc de cercle, ni une parabole (bouh wiki) mais une clothoïde

Je ne suis pas sur d'avoir compris. Est ce qu'on parle de la partie de la trajectoire pendant laquelle on est à 0g ?