Petite variante de l'expérience de la barque de Tsiolkovski

[gts2]

Lais il serait a noter qu'alors, encore une fois, le même cas de figure se présenterait dans le second cas aussi.

Non parce que le choc vertical a lieu "avant G" et fait donc tourner dans le sens trigo.
-----

[migyonne]

Bonjour et merci pour tout le mal que vous vous donnez pour essayer de comprendre et accepter ce phénomène.
Finalement, les choses sont beaucoup plus simples que ça:

Il suffit d'imaginer deux personnes poussant chacune un chariot de même masse dans un fort courant d'air.
Celui qui a équipé son chariot d'un plan incliné
( en prenant soin que son plan offre la même surface au vent)
ira deux fois plus vite (ou peinera 2 fois moins) que celui qui offre un plan perpendiculaire au vent...

Il suffit juste donc d'inverser le principe,
c'est a dire qu'il faut juste laisser faire le courant d'air repousser les chariots.
Il me semble que l'on pourra constater que le chariot muni d'un plan incliné
reculera de moitié par rapport a l'autre, non?

Un pendule balistique placé derrière les chariots devra confirmer la chose
et il n'y a donc aucune raison que le résultat de mon expérience (post #49) soit différent.

[antek]

Et si je remplace le coin (plat ?) par un coin symétrique il ira encore plus vite !
Si je suis bien ton raisonnement équivaut à

Parce que la force du vent sera décomposée en deux forces égales et opposées et ainsi la force à vaincre par le pousseur sera nulle.

A mon avis tu t'égares dans les analogies.

Sur ton croquis, il faut tenir compte uniquement de la traînée et de la portance.

[migyonne]

Bonjour,
Non, vous n'anticipez pas bien mon raisonnement.

La force à vaincre par le pousseur ne peut normalement jamais être nulle.
je ne sais pas comment vous avez pû déduire cela.
la force du vent est décomposée en deux forces égales, c'est certain,
mais nullement 'opposées'.

"il faut tenir compte uniquement de la traînée et de la portance"
En effet, on peut définir ce principe ainsi si l'on considère que:

La traînée (Ft) est la partie de quantité de force résultante qui 'pousse' ou qui 'tire' l'objet suivant le cas
et que
La portance (Fp) est la partie de quantité de force qui 'appuie' ou qui 'soulève' l'objet suivant le cas
face a la force frontale du courant d'air (Fc)

Ces deux effets étant intimement liées,
il est facile de comprendre que la force frontale du courant d'air (ou du projectile, dans mon expérience) Fc se divise
forcément entre ces deux forces.
Fc = Fp + Ft (dans mon expérience, je démontre que Ft = Fc - Fp)
Si nous avons affaire a un plan perpendiculaire face au courant d'air,
pratiquement seule la trainée Ft est a considérer.
Si l'incidence (l'angle) du coin est de 45°,
(que ce coin soit un seul biseau, un coin symétrique ou même un cône),
cette force sera équitablement répartie.

Ainsi, si vous placez des objets de même masse et offrant la même surface au courant d'air
dans une soufflerie, il semble évident que les objets 1 et 2 subiront la moitié des forces
frontales...et reculeront de moitié moins que l'objet 3.
Ainsi donc, ou est passé le reste de la force qui s'applique sur les objets 1 & 2, si on se refuse a admettre qu'elle s'est répartie
dans 2 directions (horizontale ET verticale)?
Si l'on place des personnes derrière les objets, les personnes retenant les objets 1 & 2 auront moitié moins
de mal a retenir leur objet en place par rapport a celle située derrière l'objet 3, non?
Qu'en pensez-vous? Cela vous convient mieux?

[antek]

Ka manque de rigueur mais je ne te jette pas la pierre

- les objets sont "en l'air" ? si oui et que la portance soit non nulle ils vont s'échapper vers le haut ou vers le bas
- il n'y a rien d'évident à ce que Ft+Fp soient égales à une force putative et constante Fc, quelle que soit la forme de l'objet (toutes choses égales par ailleurs)

[gts2]

il est facile de comprendre que la force frontale du courant d'air (ou du projectile, dans mon expérience) Fc se divise
forcément entre ces deux forces. Fc = Fp + Ft

A part le fait que je ne comprends pas trop ce qu'est votre "force frontale", vous décomposez l'action de l'air sur le mobile entre eux composantes, trainée portance, donc vous tenez bien compte uniquement de celles-ci.

Ainsi donc, ou est passé le reste de la force qui s'applique sur les objets 1 & 2, si on se refuse a admettre qu'elle s'est répartie dans 2 directions (horizontale ET verticale)?

De quel reste de la force parlez-vous ? De toute manière la résultante des forces est différente pour les cas 1 2 3.

Ainsi, si vous placez des objets de même masse et offrant la même surface au courant d'air dans une soufflerie, il semble évident que les objets 1 et 2 subiront la moitié des forces frontales...et reculeront de moitié moins que l'objet 3.

On est d'accord, c'est le Cx, le profilage des voitures ... par contre pour la moitié c'est à voir : voir un tableau de Cx.

[coussin]

Je viens de tomber sur un article qui m'a fait penser à ce fil : https://arxiv.org/abs/2410.00283
Apparemment, Bernoulli avait eu peu ou prou la même idée que migyonne (à savoir propulser quelque chose seulement par des forces internes) et a été gentiment "recadré" par Euler
C'est intéressant à lire je trouve...

[migyonne]

Bonjour coussin.
En effet, c'est très intéressant à lire et je vous remercie beaucoup pour le partage du document.
J'adore ce genre de truc.
J'en fait une synthèse personnelle pour ceux qui n'auraient pas le temps de le lire, en espérant ne pas être trop long.
Résumé de l'affaire:
Daniel Bernoulli propose de mettre un grand pendule sur un bateau et espère, au grès des oscillations de ce pendule faire avancer ledit bateau.
Une plaque, fixée au mat reçoit perpendiculairement les coups de masse du pendule.
Ces coups de masses (et les rebonds) sont sensés communiquer au bateau une quantité de mouvement propre a le faire avancer...
Leonhard Euler analyse le principe et démontre par calcul et arguments que ce n'est pas possible.

Affirmations ou suppositions étranges de Bernoulli:
8 - "dans ce système mécanique, presque aucune force n’est nécessaire..."
9 - "Une fois le pendule élevé à sa position la plus élevée, après le premier impact, il monte presque jusqu'à
la même hauteur à lui seul en raison de la grande élasticité du pendule lui-même. (**)
Quelle que soit l'ascension perdue lors de chaque oscillation en raison de la résistance de l'air ou
le manque d'élasticité parfaite peut être facilement restauré avec une petite quantité de force, donc
à tel point que le mouvement continu du pendule pouvait être maintenu même par un enfant."

Affirmations et suppositions de Leonhard Euler:
(le problème est posé et la partie théorique en partie résolu ici):
10 - Car si le navire, après avoir été
au repos au début de la descente, revient à l'état de repos après le mouvement du pendule
montée, et est donc de nouveau au repos au début de la deuxième descente,
il ne fait aucun doute que le navire restera presque stationnaire au même endroit, avec le
l'effet entier du pendule étant consommé en alternant vers l'avant et vers l'arrière
des mouvements qui s’annulent exactement.

13 calcul
14 calcul
21-------------------------------

24 - Constat final:
"Ce passage explique que, même dans un scénario idéalisé où l'eau n'offre aucune
résistance, tout mécanisme interne (comme un pendule ou une autre machine) qui ne fonctionne pas
interagir avec un point de référence externe ne peut pas faire bouger le navire horizontalement.
C'est parce que les forces internes produisent des réactions égales et opposées, laissant le
centre de gravité global stationnaire dans la direction horizontale. Ainsi, de telles machines
ne peut pas propulser le navire vers l'avant.
-26 Questions sur les frottements:
"Néanmoins,
les frottements peuvent être surmontés par l'impact du pendule contre la plateforme AF,
grâce à quoi le navire sera quelque peu poussé vers l'avant par chacun des mouvements du pendule.
Et comme ce mouvement vers l'avant n'est pas détruit par des forces contraires, le navire
sera en effet propulsé – résultat qui ne serait en aucun cas obtenu s’il n’y avait pas de
friction présente. C’est là que réside un remarquable paradoxe mécanique : le frottement lui-même peut
être la cause d'un certain mouvement, de sorte que si le frottement était supprimé, aucun mouvement
ne suivrait"

Mon analyse critique du principe:
-Bernoulli nous ferait presque le coup du 'mouvement perpétuel' d'entrée, non? (**)

Il y aurait, certes, possibilité de rebond que si la masse du pendule ne communique pas complètement sa quantité de mouvement au bateau...
Il pense que le bateau avançant, le pendule va forcément remonter (étant tiré/emporté vers l'arrière)...

- Dans ses calculs et son raisonnement, Euler n'a pas tenu compte
de La force gravitationnelle qui entraine le bateau 'vers le bas' (*) lors de la descente du pendule,
qui 'brise' de ce fait une partie l'énergie cinétique du pendule qui va ensuite frapper la plaque dans sa direction horizontale...
Il aurait fallu que Newton s'en mêle! ^^ ( Bernoulli connait apparemment déjà les travaux de Newton)
(Imaginons la masse d'un pendule lâchée dans un ascenseur lâché en chute libre = la boule 'ne bouge pas')
Cet effet n'apparaitrait pas avec un mobile 'terrestre', celui-ci n'ayant alors pas possibilité d'oscillations verticales...

- Euler n'a pas pensé non plus, en imaginant une boule de masse énorme par rapport à la masse du bateau
qu'une fois lâchée, la masse du pendule entraine dore et déjà le bateau vers l'arrière, rien que lors de la 'première descente' de cette masse.

- Il est étrange aussi que Bernoulli se soit refusé (ou proposé) de mettre un système de 'volets anti-retour arrière' sous le bateau...
(mais bon, ce n'était pas son idée de 'tricher', il voulait absolument tester sa théorie avec un mobile flottant 'pseudo-libre')

Petite vidéo qui illustre ce dernier point:
https://youtu.be/-bKHA3ZPjj8

Mon analyse par rapport à Mon Principe:
- Pratiquement rien à voir, mais c'est très intéressant de comparer.
- Le principe présenté ici utilise La force gravitationnelle (pendule) et un support(l'eau).
- Les quantité de mouvement mises en jeu restent toujours dans le même plan (direction), le résultat ne peut être en définitive que nul.
( A part, comme je le précise (*) la répartition dans la direction verticale et horizontale de la quantité de mouvement
lors de la chute de la masse du pendule).
Notez que je ne dis pas 'pertes', mais bien répartition. Donc, le bateau 'coule' autant qu'il avance. On y revient! ^^
Et celui qui comprend ce phénomène aura tout compris de mon Principia!
- Mon système est beaucoup plus simple a qui se donne la peine de représenter le bilan des forces lors de chaque phases...
J'aimerais beaucoup que quelqu'un me 'recadre' aussi gentiment.

[migyonne]

Bonjour à tous!
Si vous avez le temps, je vous invite à regarder
ma toute nouvelle vidéo sur le sujet:

https://youtu.be/nbZqUGEoXuI

Je me suis beaucoup aidé avec vos différentes remarques,
mais encore une fois,
Si vous pouvez me dire ou j'ai fait une erreur.
Je supprimerais cette vidéo si l'erreur est grossière et pertinente.
Merci beaucoup!

[non bwana]

Bonjour,
Tu peux refaire cette vidéo sans qu'on y entende tes reniflements ? Cela permettrait peut-être, malgré sa lenteur et durée, qu'on la regarde un peu plus que quelques secondes, parce que là, c'est vraiment irritant et irrespectueux.

[antek]

En regardant vite fait sans le son, un schéma d'application vers la fin montre la bille qui revient in fine à son point de départ.
Quelle force propulse le vaisseau ?

[migyonne]

Bonjour,

antek,
Votre remarque est très pertinente en ce qui concerne le devenir (retour) de la bille.
Dans ma démo vidéo, je me suis plus empressé de mettre en avant le principe d'action - réaction - contre réaction sur plan incliné.
Dans mon empressement, donc, j'ai 'fixé trop bas' la zone de réception du projectile, ce qui est totalement idiot!
Je vous invite donc a parcourir les points "Phase3" & "Phase4" du document ci-joint, si vous en avez le temps et l'envie
pour plus d'éclaircissements.

https://moteurareactioninterne.blogs...antite-de.html

Sinon, le moteur part sur la gauche ( - X) avec la moitié de la quantité de mouvement.

Merci encore à vous

[antek]

Quel que soit son trajet la bille revient donc à son point de départ. Donc bilan nul, sans compter l'énergie pour propulser la bille.

[migyonne]

Bonjour,
En "regardant rapidement la vidéo sans le son", comme vous dites,vous auriez pu remarquer qu’à 17:15 minutes j’explique ceci :
lors du rebond du projectile, une partie de la quantité de mouvement verticale générée peut être récupérée, puisqu’elle n’a pas servi à la propulsion du moteur.
(Cela sous-entend que le moteur ne consomme pratiquement que l'énergie qui lui sert a se mouvoir)

À l’image des freins régénératifs présents sur certains véhicules, on exploite cette partie de l’énergie. Ici, le projectile étant métallique mais non magnétique, il faut le faire passer à la fois dans un champ magnétique et dans une bobine pour en extraire une partie de l’énergie (je peux joindre un schéma si nécessaire).

J’ai bien conscience que le principe de base n’est déjà pas si simple à visualiser…

Cela dit, expliquez-moi : comment une quantité de mouvement parfaitement horizontale peut-elle, après le rebond, se retrouver en partie dans un vecteur parfaitement vertical, au point qu’on puisse en récupérer une partie de l’énergie ?

En expérience de pensée, imaginez : vous ne mettriez sûrement pas votre main dans l’axe du rebond, de peur qu’elle encaisse l’impact. Pourquoi ? Parce que vous savez instinctivement que suite au rebond, le projectile conserve une partie de sa quantité de mouvement initialement horizontale.

Or, comme la quantité de mouvement ne peut pas disparaître, il faut bien choisir comment elle se répartit entre les différents vecteurs :

Option 1 – Le projectile repart verticalement sans perdre de vitesse, donc sans aucune transmission de force au plan incliné (donc,sans même un bruit d'impact.étrange, non ?)

Option 2 – Le plan incliné absorbe toute la force, comme dans une collision totalement inélastique, et c’est lui qui se met en mouvement ( Pourquoi pas, à la condition que la masse du plan(et tout ce qui est solidaire de lui en masse) soit inférieure à celle du projectile) Ce qui sous-entendrait que le projectile devrait être plus lourd que le mobile...

Option 3 – La quantité de mouvement se répartit : le projectile rebondit avec une partie de sa vitesse, et le plan incliné se déplace en récupérant l’autre partie.
( le projectile rebondit et le plan incliné se déplace, faisant perdre au projectile, suite au rebond, une certaine quantité de mouvement que le plan vient d'acquerrir)
Je parles du plan incliné, mais je parles de tout le mobile.
Suite à mes expérimentations enfantines, je vous affirme que cette dernière option est la bonne.

De là à utiliser habilement ce principe dans une rétro action qui succède à la réaction d'une action si l'on sait que la quantité de mouvement dans le vecteur initial n'est plus en partie ce qu'elle devrait être à cause de cette répartition vectorielle lors de la collision sur le plan incliné à 45°...

Voila, vous êtes dans un terrible dilemme:
Croire que dans tous les cas, le principe des actions réciproques est une affirmation absolue, principalement en ce qui concerne "la direction",
sois vous vous dites "pas dans tous les cas", sans toutefois remettre en cause la conservation totale de la quantité de mouvement...

Pour moi, l'idée d'un mobile qui bouge "tout seul" ne me choque pas plus que ça, si les différents phénomènes physiques mis en jeux sont cohérents.

Au fait, j'ai lu un article qui suggérerait un allongement de 0,06 microsecondes de la durée de la rotation de la Terre dû à la construction du Barrage des Trois-Gorges.
Donc, en faisant abstraction de l'influence de de la Lune et autres, un système fermé ou pseudo-fermé pourrait se ralentir lui-même?
Étrange, non?
Merci pour vos réponses

[gts2]

Cela dit, expliquez-moi : comment une quantité de mouvement parfaitement horizontale peut-elle, après le rebond, se retrouver en partie dans un vecteur parfaitement vertical, au point qu’on puisse en récupérer une partie de l’énergie ?

La quantité horizontale ne se retrouve pas dans la partie verticale : la conservation de la quantité de mouvement c'est la conservation d'un vecteur et chaque composante se conserve indépendamment des autres.
Pour ce qui est de la partie verticale, c'est le choc qui en est responsable donc la force du plan sur le projectile.

Option 1 – Le projectile repart verticalement sans perdre de vitesse, donc sans aucune transmission de force au plan incliné (donc, sans même un bruit d'impact.étrange, non ?)

Un projectile qui change de direction sans force appliquée, c'est nouveau.

Option 2 – Le plan incliné absorbe toute la force, ... et c’est lui qui se met en mouvement ( Pourquoi pas, à la condition que la masse du plan ... soit inférieure à celle du projectile) Ce qui sous-entendrait que le projectile devrait être plus lourd que le mobile...

Dans ce cas (projectile plus lourd) cela ne repart pas à 90° mais presqu'à l'horizontale.

Au fait, j'ai lu un article qui suggérerait un allongement de 0,06 microsecondes de la durée de la rotation de la Terre dû à la construction du Barrage des Trois-Gorges.
Donc, en faisant abstraction de l'influence de de la Lune et autres, un système fermé ou pseudo-fermé pourrait se ralentir lui-même ?
Étrange, non ?

C'est ce que font tous les patineurs.

Si vous pouvez me dire ou j'ai fait une erreur.

Il y en a au moins deux, déjà signalées, la conservation de la quantité de mouvement n'implique pas de transfert d'une composante vers une autre.
Le rebond vertical sur un plan incliné à 45° suppose que le plan soit nettement plus lourd que le projectile.

[antek]

Donc, en faisant abstraction de l'influence de de la Lune et autres, un système fermé ou pseudo-fermé pourrait se ralentir lui-même?
Étrange, non?

Non en modifiant la distribution des masses.
Une modification de la vitesse de rotation ne modifie pas l'énergie cinétique (de rotation) du système.

[coussin]

Une modification de la vitesse de rotation ne modifie pas l'énergie cinétique (de rotation) du système.

Plus précisément et pour ce qui nous intéresse ici : l'énergie de rotation 1/2 I w² étant conservée, on peut diminuer w si on augmente I et vice versa.

[gts2]

l'énergie de rotation 1/2 I w² étant conservée, on peut diminuer w si on augmente I et vice versa.

Je ne suis pas sûr : lorsque le patineur augmente sa vitesse à Iw constant (conservation moment cinétique), l'énergie augmente, le patineur doit fournir un travail.

[coussin]

Je ne comprends pas l'objection.
Pour moi, un patineur emmagasine une certaine quantité d'énergie de rotation, se recroqueville (faisant diminuer I) et donc tourne plus vite. Tout ça à énergie de rotation constante.

Pas sûr du travail à fournir dont vous parlez... S'agit-il du travail pour "se recroqueviller" ?
Si c'est ça, bien sûr que dans un cas réaliste comme un patineur il faut fournir un travail. Par contre, dans un cas idéalisé d'un rotor rigide qui change de longueur, ça ne travaille pas (mouvement radial pour changer de longueur perpendiculaire au mouvement de rotation).

[gts2]

Pour moi, un patineur emmagasine une certaine quantité d'énergie de rotation, se recroqueville (faisant diminuer I) et donc tourne plus vite. Tout ça à énergie de rotation constante.

Si alors donc le moment cinétique ne se conserve pas ?

Pas sûr du travail à fournir dont vous parlez... S'agit-il du travail pour "se recroqueviller" ?

Oui.

Par contre, dans un cas idéalisé d'un rotor rigide qui change de longueur, ça ne travaille pas (mouvement radial pour changer de longueur perpendiculaire au mouvement de rotation).

Et son mouvement radial, il est obtenu comment ?

[coussin]

N'est-il pas possible d'avoir, à la fois, avoir et ?
Ce n'est pas différent de devoir conserver à la fois l'énergie cinétique 1/2 m v² et l'impulsion mv. (Je prends des libertés entre quantités scalaires et vectorielles pour raisons de symétrie...)

Quant à l'origine du "mouvement radial", pour le patineur c'est ses biceps pour plier ses bras

[gts2]

N'est-il pas possible d'avoir, à la fois, avoir et ?

Oui : il suffit de faire le rapport, cela donne et donc : pas de changement.

Ce n'est pas différent de devoir conserver à la fois l'énergie cinétique 1/2 m v² et l'impulsion mv.

Cela donne v=constante.

Quant à l'origine du "mouvement radial", pour le patineur c'est ses biceps pour plier ses bras

Pour celui-là pas de problème mais pour "le cas idéalisé d'un rotor rigide qui change de longueur" ?

[coussin]

Pour celui-là pas de problème mais pour "le cas idéalisé d'un rotor rigide qui change de longueur" ?

Je n'y ai pas réfléchi plus avant...
On peut imaginer une masse reliée à un piquet par un fil. On donne un mouvement orthoradial à la masse, la "longueur du fil" diminuant au fur et à mesure que celui-ci s'enroule autour du piquet.
Dans ce cas, puisque et , la conservation de et me dit que change mais à constant (avec en fait partout).
Non ?

[coussin]

Bien, après une recherche je vois que j'ai tord et gts2 a raison
Le moment angulaire est conservé puisque pas de couple externe sur le système mais l'énergie de rotation augmente en effet. Cette augmentation de l'énergie de rotation est effectivement le travail nécessaire à "se recroqueviller" ou à la modification du moment d'inertie total.
Mon erreur était de supposer ce travail nul... J'imagine que c'est un travail en fait non nul car combattant la force centrifuge ?

[stefjm]

Séance de patinage obligatoire...

[migyonne]

Bien, après une recherche je vois que j'ai tord et gts2 a raison
Le moment angulaire est conservé puisque pas de couple externe sur le système mais l'énergie de rotation augmente en effet. Cette augmentation de l'énergie de rotation est effectivement le travail nécessaire à "se recroqueviller" ou à la modification du moment d'inertie total.
Mon erreur était de supposer ce travail nul... J'imagine que c'est un travail en fait non nul car combattant la force centrifuge ?

C'est un peu le principe (inverse?) du régulateur à boules de vapeur de Watt...

[coussin]

Un autre exemple amusant des "solides en rotation" est le chat qui retombe sur ses pattes
Lâchez un chat que vous tenez par les pattes et il retombera sur ses pattes. Malgré la conservation de son moment angulaire, il a réussi à faire demi-tour pendant sa chute

[stefjm]

J'invite ceux qui veulent faire l'expérience sur eux-même (donc sans traumatiser de chats...).
A 8 mètre de hauts, je vous apprend à passer de chute sur le ventre (pas bien...pour le dos) à chute sur le dos en faisant un demi tour.

Il y a un filet...