Force de frottement fluide de l'air sur une porte (rotation)

[RDMPSI]

Bonjour la communauté !

J'aimerai savoir si il est possible de calculer la force qu'exerce l'air sur une porte lors de son ouverture.

Merci !
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[harmoniciste]

Bonjour,
Les forces de frottement fluide étant tangentes à la paroi, ne produiront aucun effort de retenue sur une porte.
Seules les forces de pression (normales à la paroi) sont donc à considérer.
A vitesse d'ouverture nulle, la force sera due à la différence de pression entre les locaux séparés par ladite porte. Pression qui pourrait approcher
Rho *V² si V est la vitesse du vent extérieur.
Pour une porte de 2 m² et un vent extérieur de 5 m/s, une force de 60 N est plausible.

[RDMPSI]

Bonjour, merci de ta reponse.
Pourriez vous détailler le calcul pour une porte de surface S sachant que la vitesse de rotation est de 1.25rad/s et que les 2 locaux ont les memes caractéristiques (dont une vitesse de l'air nulle)
Pourquoi utilisons nous v² et non pas v ?

Sincèrement, merci.

[RDMPSI]

Personne pour m'aider ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[harmoniciste]

S'il n'y a pas de différence de pression initiale entre les deux pièces, la force nécessaire pour ouvrir la porte est due principalement à l'accélération
de masse d'air qu'elle doit mettre en mouvement (en plus de la masse de la porte elle-même)
A la vitesse d'ouverture constante qui suit cette accélération, l'air contourne la porte à vitesse constante et n'introduit donc plus de contre-pression à vaincre.


Soulevez rapidement un parapluie ouvert, et vous vous rendrez compte, lors de l'arrèt brusque de ce mouvement, de l'inertie de la masse d'air entrainée. C'est la même chose lors de l'accélération ou du ralentissement de la porte.
Je suis incapable de faire ce calcul.

[RDMPSI]

D'accord, je vous remercie.
Auriez vous néanmoins un ordre de grandeur si la porte s'ouvre a la vitesse que nous l'ouvrons ?
Mieux, auriez vous une expérience en tete pour mesurer expérimentalement cette force ?
Je vous remercie.

[harmoniciste]

A mon avis, lors de l'ouverture "normale" d'une porte "normalement légère", nous produisons une poussée de 10N à 30N au rayon de la poignée. Opinion basée par comparaison avec l'appui "identique" sur une balance de cuisine.
Effort initial seulement puisqu'il s'agit essentiellement de vaincre des inerties, comme déjà expliqué.
Puis nous inversons l'effort pour empêcher la porte de frapper violemment sa butée en raison des mêmes inerties.

[RDMPSI]

Bonjour,
J'ai fait l'expérience en poussant fortement la porte et ai constaté que la porte ne claque pas mais s'arrête ''brutalement'' juste avant d'etre fermée...
Peut on en conclure que cette force de l'air s'applique peu lors du mouvement, sauf a la toute fin ?
Merci !

[harmoniciste]

"A la toute fin", l'épaisseur de la porte fait qu'elle interdit tout débit d'air avant d'être contre son chambranle.Elle se comporte alors comme un simple piston compressant l'air sur ses dernier cm d'épaisseur.

[RDMPSI]

D'accord, merci.