Mécanique de traction avec liaison souple ou rigide

[invite9861107b]

Bonjour à tous,

J'ouvre ce nouveau sujet concernant les phénomènes de traction en liaison souple ou rigide que j'aimerais bien comprendre. ( ce sujet vient en complément du sujet déjà ouvert sur ce forum concernant un projet de véhicule hippomobile hybride : http://forums.futura-sciences.com/te...e-hybride.html )

Pour résumer :

J'ai un véhicule tracteur : le cheval

J'ai un véhicule tracté : une calèche, un tronc d'arbre,... bref, une masse inerte avec plus ou moins de forces de frottement exerçant une force contraire au déplacement.

Au début du siècle dernier, pour améliorer l'efficacité de la traction animale, un inventeur a imaginé des ressorts de traction (http://hippotese.free.fr/blog/index....ts-de-traction).

En fait, le principal argument d'efficacité de ces ressorts est qu'ils amortissent les violents à-coups de traction, plus connus sous le terme de "coup de collier" qui génèrent blessures sur le cheval, et usure et casse du matériel.

Au delà de ces avantages évidents, ma question est de savoir si d'intercaler un ressort entre le cheval et la masse tractée, ou plus généralement entre un véhicule tracteur et un élément tracté, améliore la traction ?
D'ailleurs, j'ai pu voir qu'il existait des barres de remorquage de voiture équipée d'un ressort intermédiaire : cela apporte-il un mieux au niveau de la traction ou est-ce uniquement pour supprimer les à-coups au démarrage ?

Prenons un exemple :

Je suis à pied et je tire sur le manche d'un charriot sur roues chargé d'une masse de 100 kg.
Considérons que les forces de frottement ou roulement sont nulles, et que le terrain est plat.

1) Si le manche est rigide, je vais tout de suite sentir l'inertie de la masse lorsque je vais commencer à tirer et je vais devoir fournir un gros effort tout de suite.

2) Si le manche est souple, par exemple avec un ressort intercalé, je vais pouvoir tirer sur le manche qui va s'allonger puis c'est le charriot qui va suivre.

J'ai l'intuition que dans le 2.ème cas la traction sera plus facile pour moi et me demandera moins d'effort, du fait sans doute de l'énergie cinétique que le ressort me permet d'acquérir, mais je n'en suis pas sûr...
En revanche, il est certain que plus je prends d'élan, plus je pourrais déplacer un charge lourde.
Certes, vous me répondrez surement : t'as qu'à essayer !
C'est prévu... mais j'aurais voulu avoir des données scientifiques du phénomène.

Il faudrait pouvoir comparer les 2 courbes :
en abscisses : force appliquée pour déplacer la masse en kg.f
en ordonnées : durée en secondes
(et pour déplacer la masse sur une distance donnée, disons 1 mètre)

A quoi ressemblent ces 2 courbes ?

L'énergie nécessaire pour la traction et le déplacement de la masse est-elle plus importante dans le premier cas avec un liaison rigide, ou la même que si la liaison est souple ?

Autre question :
Si ajoute un dispositif hydraulique au ressort pour linéariser le mouvement, comment sera la courbe de traction ?

Pouvez-vous m'expliquer le pourquoi du comment du phénomène ?

Mon cheval s'associe à moi pour vous remercier de vos remarques et précisions sur le sujet.
traction tronc.jpg Attelage.jpg
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[invite69483f5c]

Bonjour,

Pour moi, le fait de mettre un ressort n'est pas bon car j'ai le souvenir d'une mauvaise expérience.
Le ressort accumule de l'énergie qui se libère lorsque l'"obstacle" est franchi, ce qui fait qu'il y a variation brutale de l'effort de traction.

Mon expérience : tirer sur le sol avec des palans à main une charge de 100t. Les élingues de traction ayant une élasticité, les palans montaient en charge jusqu'à une valeur d'environ 7,5t. A ce moment, l'effort de démarrage était vaincu, la charge avançait plus vite que celle des crocs des palans, l'effort descendait à 0, et il fallait remonter à 7,5t pour refaire avancer la charge. Les variations brutales des efforts sont pénibles et usantes.

Pour bien faire, il faut que l'énergie accumulée pendant l'effort soit libérée lentement pour "réguler" l'effort de traction.

[invite9861107b]

Merci pour ta réponse djodjo44, mais je pense que ton expérience n'est pas comparable à la situation que j'ai exposée :

Dans ton cas, le palan fournit une force de traction très lente et effectivement dans ce cas, des ressorts ou des liens élastiques (en l'occurrence les élingues) ne sont pas d'une grande utilité. Au contraire, toute la force délivrée progressivement par le palan est absorbée par le lien élastique jusqu'à sa limite d'allongement, puis, la limite étant atteinte, le lien devient rigide et la masse à déplacer bouge ce qui permet au lien de restituer l'énergie.

J'aurais même tendance à penser que ton expérience confirme l'utilité d'un lien élastique avec une force fournie par un cheval : le cheval délivre sa force progressivement, cette force est absorbée par le lien élastique (ressort), puis transmise à la masse, laquelle reste immobile puis se déplace d'un coup, et, de ce fait, acquière une énergie cinétique qui facilitera son déplacement.

[invitee05a3fcc]

Et si tu laissais ton cheval poser les questions sur le forum ? Il a peut être son avis à donner ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite69483f5c]

Bonsoir,
Ce que je voulais signifier, c'est que le système ressort doit se combiner avec un système qui permet de restituer correctement l'énergie accumulée. Il ne sert à pas grand chose que l'énergie soit restituée d'une manière brutale.
Pour ce qui est de la documentation sur les ressorts, c'est de la publicité.
Si le "système" avait été très avantageux, il aurait largement été employé avec les charrues, ce qui a ma connaissance, n'est pas le cas.
Pour ce qui est de la "chariotte", je suis étonné que le cheval n'ait pas de collier de trait, ce qui voudrait signifier que l'effort n'est pas très important.

Pour le débardage, pour limiter l'effort de traction, il faudrait s'y prendre à 2 fois. La première consisterait à monter l' "avant" du tronc d'arbre sur une plateforme disons en acier ayant une forme de luge et la deuxième le transport du tronc.
La luge permettrait de passer les petits obstacles plus facilement que le tronc tout seul, surtout que la disposition de la pince a tendance à vouloir planter le tronc dans le sol.

[invite9861107b]

Bonjour à tous ceux qui suivent cette discussion,

Je réponds rapidement à quelques points du commentaire de djodjo44 et vous fais part d'un petit retour d'expérience :

"Il ne sert à pas grand chose que l'énergie soit restituée d'une manière brutale" : il me semble que la restitution de l'énergie acquise par le lien de traction n'est pas forcément brutale selon le type de traction. En l'occurrence, s'agissant d'une traction animale, le mouvement est continu et irrégulier, et le ressort a justement pour but d'amortir les chocs récurrents légers ou brutaux (ex. coup de collier au démarrage ou quand il y a un obstacle sur le chemin, trou, bosse, etc). A priori, rajouter simplement de l'hydraulique dans l'amortisseur (ex. amortisseur vtt) restituerait progressivement l'énergie acquise.

En ce qui concerne le petit retour d'expérience : ce week-end j'ai fait une balade à pied avec ma compagne et mes enfants, dont un est en poussette... Dans un chemin en montée très pentue (plus de 15 %) j'ai tirer la poussette avec une cordelette autour des hanches. Il s'avère qu'en marchant, la traction provoque des à-coups à cause du mouvement successif de chaque jambe en appui : il y a un mouvement saccadé régulier comme en attelage équestre, sauf qu'en attelage ce mouvement est e partie linéariser par le palonnier. D'ailleurs des expériences de mesures ont montré des profils de courbes de traction très similaire avec le l'homme et le cheval : une sorte de sinusoïde avec des pics correspondants aux passages dans les trous et sur les bosses du chemin.

Avec un lien élastique, dans le cas de la poussette, le phénomène d'à-coups est supprimé et le mouvement devient bien plus souple et agréable. Je pense qu'avec une traction équestre, le cheval doit aussi ressentir ce mieux !

Si le "système" avait été très avantageux, il aurait largement été employé avec les charrues : Ce n'est pas certain compte tenu de la difficulté à changer les habitudes, surtout dans un milieu très attaché aux traditions, d'autre part, certains utilisateurs professionnels de la traction animale ont repris et amélioré le principe du ressort, par exemple pour ce palonnier agricole avec ressort :

Palonnier à ressort photo.jpg

C'est un raccourci rapide de dire que "si un système était avantageux il serait employé depuis longtemps". Comme le dit la métaphore : "Nous sommes des nains sur des épaules de géants", autrement dit, les techniques et les technologies évoluent, et le progrès d'aujourd'hui s'appuient sur celui d'hier.

Ma démarche est de savoir si un dispositif de traction "souple", en plus du confort incontestable qu'il ajoute, apporte aussi un mieux au niveau de l'énergie nécessaire à la traction ?

"je suis étonné que le cheval n'ait pas de collier de trait, ce qui voudrait signifier que l'effort n'est pas très important" : Par forcément, il y a d'autres paramètres. En résumé, pour tracter avec un cheval, on utilise soit un collier, qui fait le tour de l'encolure, soit une bricole, une sangle légère venant s'appuyer sur le poitrail du cheval, on trouve aussi maintenant des collier-bricoles qui sont un compromis entre les 2. (Il y a d'autres techniques dans d'autres pays ou très très anciennes mais c'est un autre débat).

Bref, le choix d'un collier ou d'une bricole se fait en fonction de la masse à tracter, de la faciliter et des possibilités de réglages, de la morphologie du cheval, du besoin de laisser plus liberté de mouvement au cheval, de l'aspect esthétique et économique, et d'autres paramètres encore... Mais le fond du problème n'est pas ici.

Enfin, pour finir avec les réponses,
"Pour le débardage, pour limiter l'effort de traction, il faudrait s'y prendre à 2 fois. La première consisterait à monter l' "avant" du tronc d'arbre sur une plateforme disons en acier ayant une forme de luge et la deuxième le transport du tronc.". Ca existe, ainsi que d'autres systèmes qui ont des avantages et des inconvénients.

Pour débarder les gros troncs, je me suis fabriquer un petit "trinqueballe" avec quelques ferrailles et des roues de brouettes :
Debardage avec trinqueballe.jpg


Quelque soit le type de travaux de traction ou de matériels équestres, mes interrogations consistent à bien comprendre, scientifiquement, les différences de traction avec une liaison rigide et une liaison souple, et les avantages de l'une par rapport à l'autre.
Pour bien faire, il faudrait que je trouve un dynamomètre me permettant de mesurer plusieurs configurations de tractions, avec et sans ressort, équipés ou non de système d'amortissement hydraulique. Si vous avez des idées ?...

[Jean4259]

Bonsoir,

Une liaison flexible qui est reliée à une charge inertielle va créer un mode oscillatoire (mode propre).
De mémoire, la fréquence de l'oscillation est: F= 1/6,28 x racine de K/M
K: raideur de ressort (inverse de la flexibilité), en daN/m
M: masse de la charge en Kg
F : fréquence propre en hertz

Sur certaines liaisons de déplacement linéaire on peut intercaler un limiteur d'effort pour éviter la casse d'un élément.
Ce limiteur peut être un système de ressort avec un seuil : il est donc rigide en dessous du seuil, et flexible au dessus.

Jean

[invite9861107b]

Merci pour cette réponse Jean4259,

Il y a une chose que j'ai du mal à comprendre : certes avec un ressort il y a un phénomène oscillatoire, mais dans le cas d'une traction cette oscillation est réduite du fait de la force de traction qui reste constante.

Je prends 2 exemples comparatifs :

1°) un amortisseur de vélo ou voiture (supposons qu'il n'ait pas d'hydraulique pour supprimer les oscillations) : la roue passe sur une bosse, le ressort de l'amortisseur se comprime brusquement mais la force qui a comprimer le ressort n'a duré que le temps du passage sur la bosse, puis le ressort restitue l'énergie instantanément et se détend, puis se recomprime du fait du poids du véhicule accentué par le mouvement.

2°) je tire sur un ressort de traction attaché à une masse roulante : le ressort se tend, la force de traction devient suffisante pour déplacer la masse qui se déplace. Certes, elle fait un bon en avant du fait de l'énergie cinétique acquise par le mouvement et de l'énergie restituée par le ressort, mais compte-tenu de la force de traction qui continue de façon constante, j'ai le sentiment que l'oscillation sera réduite et quasi-imperceptible.

Je vais essayer de faire des essais filmés et je posterai la vidéo.
De toutes les façons, le phénomène d'oscillation est secondaire car il peut être supprimé par l'ajout d'hydraulique.

Je reviens donc à ma question initiale : une liaison souple diminue-t-elle l'énergie nécessaire à la traction d'une masse, notamment lors du démarrage ou d'une accélération ?

[invite9861107b]

Par l'image...

Lequel des chevaux ira le plus loin ou sera le moins fatigué en haut de la côte ?...

(Je vois déjà venir les malins qui répondront que c'est le cheval 1 car la liaison étant rigide, les à-coups de traction seront plus forts et donc il y aura plus de passagers qui tomberont en route, donc la masse de la charrette diminuera, et le cheval sera plus à l'aise... CQFD ! )

Traction souple-rigide2.jpg

[invite9861107b]

Pas trop de réponse à mes questions !...

J'en reformule une plus synthétiquement sur un point précis :

Une liaison de traction élastique (ressort, corde élastique) permet-elle de diminuer la quantité d'énergie nécessaire au déplacement d'une charge, en particulier au démarrage ?

[invite69483f5c]

Bonsoir,

La réponse est non.
Le seul cas, dans le déplacement d'une charge, la réponse est oui, est celui où les vitesses de déplacement sont très différentes car entre alors en jeu la résistance à l'avancement dans l'air.

Pour la puissance, il en est tout autrement. Plus un effort est court et plus la puissance est importante.
C'est la même chose que pour l'absorption d'énergie. Une pierre lancée dans une vitre, va la casser, lancer dans de la mousse, celle-ci va se déformer mais pas se casser.

[Bounoume]

Tout à fait du même avis:
en termes de physique, le 'travail' nécessaire pour déplacer la charge d'un point à un autre ne dépend que du point de départ et de celui d'arrivée.
Cela dans le cas de la voiture où s'exercent uniquement la pesanteur, et diverses forces de frottement, mais même si le sol est extrêmement cahotique.

Si on pinaille, il y a bien des minimes différences liées aux vitesses (viscosité de l'air,résistances visqueuses des essieux....) .
Une petite partie du travail (énergie) peut se trouvée piégée ou libérée par le ressort (en énergie potentielle)... selon que le ressort est plus (ou moins) comprimé en fin de parcours. Sur un parcours de 1 mètre ça peut compter un peu, mais sur un kilomètre ce même travail en compression devient tout à fait négligeable.

Pourtant le ressort a bien un effet d'amortissement.
Pour parler en termes de physique (j'aimerais être relu par les vrais physiciens!)
....le ressort accumule puis restitue une petite part du travail de traction, puis le cycle recomence en fonction des aléas de la route....
bon... c' est très joli, mais ce n'est que redire en des termes savants ce que tu savais déjà

Par contre la liaison élastique modifie effectivement les variations dans le temps des forces de traction. Elle diminue les maxima de forces en les étalant dans le temps. Est-ce utile? Est-ce parfois nuisible?
C'est là la vraie question.

déjà il y a le rôle des bandages de caoutchouc (ou, plus eficaces, des pneus).
Ils remplacent les vieilles ferrures des roues en bois. Ils limitent les pics de force pour passer sur un gros caillou ou autre chose.
Le ressort ajoute un effet du même ordre.
par contre évidemment ça ne change pas la force minimum nécessaire pour gravir une pente (c'est : F= mg sin alpha (???))

Quel est l'intérêt pour notre cheval?
Quand la voiture est lancée, l'énergie cinétique accumulée permet aux roues d'escalader les petits obstacles: la voiture ralentit très peu, ce qui n' exige pas un brusque effort supplémentaire.
Un caillou sous la roue, en roulant à très petite vitesse, ça bloque la voiture, alors que le cheval continue d'avancer: là il y a effort brusque, d'abord passif (la masse du cheval qui avance, qui tend les traits (car la voirure est déjà bloquée) et puis le cheval doit tirer pour que ça ré-avance....

Dans ce cas le ressort lisserait un peu les choses.

Bon, mais trop forcer, ça entraîne quoi? fatigue? Tendinites? déchirures musculaires?
Ou alors plaies, hématomes, au niveau du harnachement?
Pour ces derniers, qu'est-ce qui est pire? Une compression assez forte et permanente, ou une compression variable, tantôt faible, tantôt forte?
hi hi, je renvoie la question dans ton camp

cordialement, amitiés
HP

[polo974]

...
Pourtant le ressort a bien un effet d'amortissement.
...
cordialement, amitiés
HP

Le ressort n'a pas d'effet d'amortissement, il permet d'avoir une élasticité, ce qui réduit les chocs de tension, mais peut provoquer une résonance. Cette dernière peut être amortie par un amortisseur, mais ce dernier va dissiper de l'énergie...

au fait, c'est un peu le principe des ressorts qu'on retrouve dans les embrayages des voitures diesel modernes... Il faut "juste" bien les choisir pour que ça n'oscille pas...

[invite9861107b]

Bonjour et merci pour vos réponses.

Bounoume, dans ta réponse tu écris "Elle (la liaison élastique) diminue les maxima de forces en les étalant dans le temps".
Dans le cas d'une traction animale, la force étant musculaire et donc par nature limitée (fatigue), le fait de diminuer le maxima nécessaire au mouvement n'est-il pas une réponse positive à ma question (liaison élastique => moins d'énergie requise à l'accélération).

Je m'explique : je veux déplacer un gros caillou avec une corde que je tire à la main, et dont la masse est de 200 kg (ça me fait pas peur, je suis sportif !).

En réalité je n'y arriverai pas : je vais tendre la corde (liaison rigide) et commencer à tirer, et je vais m'épuiser sans arriver à bouger le caillou. En revanche, si ma liaison est souple, je commence à tirer, la souplesse me permet d'acquérir un énergie cinétique, laquelle vient, dans mon raisonnement, s'ajouter à la force physique que je fournie.
J'ai juste ?...

C'est un peu comme enfoncer une porte (fermée) : si je m'appuie et pousse fort, elle résiste, si je prend de l'élan et tape dedans, elle cède. Dans le premier cas, je suis épuisé et la porte reste fermée, dans le deuxième, je ne suis pas épuisé, la porte est ouverte... et j'ai un hématome à l'épaule !

Et c'est là que la liaison souple devient intéressante car elle m'a permis d'acquérir une énergie cinétique qui sera transmise à l'objet à déplacer par un "choc mou" non traumatisant !
J'ai encore juste ?...


Polo974 : "Le ressort n'a pas d'effet d'amortissement, il permet d'avoir une élasticité, ce qui réduit les chocs de tension, mais peut provoquer une résonance. Cette dernière peut être amortie par un amortisseur, mais ce dernier va dissiper de l'énergie."
La notion d'amortissement et d'élasticité m'est difficile à saisir. Dans mon idée, un amortissement n'est qu'une élasticité constante généralement induite par de l'hydraulique.

Quant à la "résonnance"... ce phénomène est-il perceptible dans le cas présent où tous les mouvements sont erratiques : contrairement à un véhicule à moteur dont le fonctionnement et donc le mouvement sont assez constants, contrairement à un cheval (ou un homme) donc le "fonctionnement" moins régulier.

djodjo44 : "Pour la puissance, il en est tout autrement. Plus un effort est court et plus la puissance est importante.". Il me semble que cela revient à dire, comme Bounoume, que le pic d'énergie nécessaire est moindre avec une liaison souple, donc globalement, moins d'énergie nécessaire pour le déplacement ; la liaison souple venant étaler l'effort dans le temps. Un peu comme si je prenais un chemin moins pentu mais plus long pour monter sur une colline plutôt que de m'attaquer à la face nord abrupte !

Dès que le temps me le permettra, je vais faire l'expérience suivante :
Je vais atteler mon cheval à un gros tronc d'arbre de 300 kg, insérer un capteur (dynamomètre) entre la charge et le cheval, et demander au cheval de parcourir 50 m.

1) Dans un cas le tronc sera attaché avec un chaine, donc liaison rigide
2) Dans un autre cas le tronc sera attaché avec un gros ressort de traction, donc liaison souple

Les valeurs maximales enregistrées par le capteur seront-elles les mêmes ?
(j'attends vos pronostics... le tiercé gagnant sera récompensé !)

Certes, cet exemple ne démontre pas dans quelle situation le cheval aura du fournir moins de force et sera donc moins fatigué... ce qui nous ramène à la remarque de Bounoume :
"Bon, mais trop forcer, ça entraîne quoi? fatigue? Tendinites? déchirures musculaires? Ou alors plaies, hématomes, au niveau du harnachement? Pour ces derniers, qu'est-ce qui est pire? Une compression assez forte et permanente, ou une compression variable, tantôt faible, tantôt forte?"

[invite69483f5c]

Bonjour,

C'est difficile de discuter car différentes notions de physique se télescopent.

L'énergie, c'est une valeur de puissance multipliée par le temps.

Dans le cas de la porte, les notions sont énergie cinétique, (vitesse), et force.
Il faut savoir que l'énergie, c'est la force multipliée par une distance. Donc déplacement de la porte = zéro, énergie égale zéro, une fois que l'épaule est au maximum de sa compression sur la porte.

[polo974]

l'amortissement, c'est un frottement qui freine les oscillations. si ça freine assez, ça peut carrément ne pas osciller.
l'amortissement se fait toujours avec une dissipation d'énergie (sous forme de chaleur en général).

[Bounoume]

Bonjour,

C'est difficile de discuter car différentes notions de physique se télescopent.

Pour sûr !!!


Pour la porte:
lorsque tu veux pousser sans prendre aucun élan, tu es immobile au contact de la porte: l' ENERGIE CINETIQUE de ton corps est nulle à l'instant oû tu la touches et commences de pousser (la poussée active est dûe à tes muscles, qui, par le truchement de tes os, de de tes articulations, exerce une FORCE sur la porte.

note: pour le physicien, la FORCE exercée, tant que la porte ne bouge pas.... exerce un TRAVAIL nul!.
pourquoi? parce que W=F*d
W travail ((une énergie peut se transformer en travail, et vice-versa, et s'exprime dans les mêmes untité, le joule)
F force exercée (en Newton.... ou parfois en 'kilogramme-force', unité obsolète)
d déplacement du point où on exerce la force

Ce qui fait que pour le physicien, l'effort pour ouvrir la porte-qui-ne-s'ouvre-pas... est considéré comme nul. Pour le physiologiste par contre, pousser contre un obstacle statique entraîne une fatigue musculaire, et augmente la consommation de glucose, d'oxygène, etc... du muscle!
Il te dira que finalement le rendement de l'opération est nul, puisque ça a consommé des ressources, et que le résultat est Zéro efet (et zéro travail physique)

Vicieux, non?


Quand tu prends du recul, puis te jettes sur la porte pour la défoncer:
lorsque tu te précipites sur la dite porte, tes muscles accélèrent le mouvement de ton corps. Leur travail produit une énergie, qui s'accumule en MOUVEMENT d' une MASSE. C'est l'énergie cinétique:
w=1/2 mV2
w énergie (cinétique)
m masse en mouvement
V (au carré) : vitesse de déplacement (valeur instantanée)

Quand tu cognes la porte, la vitesse est à son maximum, donc l'énergie aussi.
Pour des raisons diverses (et des calculs compliqués) quand tu cognes, la vitesse revient à zéro (énergie cinétique nulle) mais l'énergie engendre transitoirement une Force importante, qui va (en principe) ouvrir la porte.
Si la porte résiste... l'énergie n'est pas perdue pour le physicien: elle se transforme ...en chaleur (mais l'échauffement est, en fait, imperceptible)



pour ce qui est du ressort qui diminue l'effort, je te proposerais une expérience:
soit un objet lourd (au moins 100 KG) à traîner sur un sol irrégulier et sur une distance plutôt importante.
Soit tu tires directement avec une corde rigide, soit tu tires avec un élastique (du genre de ceux utilisés pour le saut à l'élastique, cad des sandows qui s'allongent franchement quand on tire (disons de 1 mètre pour 50 kilogrammes-force -ou 1m pour 500 daN-)=

Je ne suis pas sùur que tu apprécies la traction à l'élastique.....

Pire: la charge est coîncée dans un trou. Que fais-tu? Tu vas essayer de la débloquer en tirant,mais ta force maximum est insufisante.
Alors tu vas repartir en arrière, la corde va se détendre, puis tu vas refaire un mouvement vers l'avant en tirant de toutes tes forces. Tant que la corde n'est pas re-tendue, ce mouvement va accumuler de l'énergie cinétique, énergie qui va produite une force complémentaire quand la corde se tendra brutalement. A ce moment faut espérer que la masse accepte de bouger; un fois débloquée, ta force musculaire sera sufisant pour continuer le mouvement.
Essaie de faire pareil avec l'élastique.....


bonne soirée,
amicalemnt
hp

[Bounoume]

Re.

Pour la devinette:
"Dès que le temps me le permettra, je vais faire l'expérience suivante :
Je vais atteler mon cheval à un gros tronc d'arbre de 300 kg, insérer un capteur (dynamomètre) entre la charge et le cheval, et demander au cheval de parcourir 50 m.

1) Dans un cas le tronc sera attaché avec un chaine, donc liaison rigide
2) Dans un autre cas le tronc sera attaché avec un gros ressort de traction, donc liaison souple

Les valeurs maximales enregistrées par le capteur seront-elles les mêmes ?"

ma réponse, pifométrique bien sûr:
sur un enregistrement en continu (graphique), les maxima de FORCE devraient être un peu plus élevés avec la traction rigide.

mais ça ne veut rien dire quand au Travail (énergie) fourni par le cheval:
ce Travail W est la somme (intégrale) des produits F*dD pour aller du départ à l'arrivée.
ou D est chaque élément de distance à l'instant t
et F la force instantanée à l'instant t

Un pic de force (traction) plus haut mais pendant une distance plus courte ne correspond pas à un travail supérieur à une force un peu plus basse
mais sur une distance plus longue... Même si,c'est bien la force à un moment donné qui cassera les traits ou autre matériel.

[invite69483f5c]

Bonjour,

Dans le cas d'un véhicule à 4 roues, pour franchir un obstacle qui bloque, une solution consisterait à ce que le point de traction se situe largement sous le centre de gravité du véhicule et au niveau de l'axe des roues, ce qui aurait pour effet de vouloir soulever les roues avant, ce qui les aiderait à franchir l'obstacle.
Pour les roues arrières, il faudrait que le point de traction soit au dessus du centre de gravité, pour les mêmes raisons, soulager les roues arrières.

De toutes les façons, pour diminuer les énergies, il faut autant que faire se peut, remplacer le glissement par du roulement, car les coefficients sont dans un rapport de dix.

[invite9861107b]

Bonjour,

L'expérience de l'enfoncement de la porte est assez simple à comprendre (et les tests faciles à faire... mais douloureux !). Par contre, plus subtile est la traction d'une charge sur roue tirée par une force musculaire.

Je reprends l'exemple que j'avais donné : j'aide ma compagne en tirant la poussette de bébé dans une montée.

Dans un cas, j'attache la poussette à une cordelette que je me passe autour de la taille et je tire : le mouvement de traction sera saccadé et inconfortable (mais fera beaucoup rire bébé).

Dans l'autre cas, j'insère un ressort, ou j'utilise un tendeur (sandow) : la traction sera plus confortable, plus souple et aussi apparemment plus efficace (mais bébé bébé vomira plus !). Pourquoi ? (l'efficacité, pas le vomi !)

Par exemple, en départ en montée avec le sandow, je commence à avancer, la poussette reste immobile, puis dès que la tension devient suffisante, la poussette fait un petit bon en avant et me suit. Entre-temps, le fait que j'ai commencé à avancer a généré une énergie cinétique qui m'a aidé. Ensuite, le mouvement de mes pas étant saccadés (mouvement successif de mes hanches), la liaison élastique absorbe les à-coups de traction.
Au final, certes ce n'est qu'une impression, mais j'ai le sentiment que ma traction est plus efficace car plus confortable et moins fatigante.

C'est ce phénomène que j'essaye de comprendre pour savoir si c'est un mieux pour mon cheval. Lui ne me dit rien, il fait son travail sans se plaindre, liaison rigide ou pas, (enfin, il se plaint rarement : quand quelque chose ne lui plait pas il tape violemment sur le sol avec un postérieur), d'où mes intentions de faire des mesures et des relevés.
Après, il ne pourra plus rien dire (le cheval) : courbes à l'appui, je lui prouverai que j'ai améliorer ses conditions de travail, non mais... il ne va quand même pas se syndiquer, demander plus d'avoine ou faire la grève, l'animal !

Je vous accorde que mes commentaires sont un peu à l'emporte pièce et ne font pas dans la dentelles (n'oubliez pas que je travaille avec un gros cheval de trait, et la dentelle n'est pas sa tasse de thé), d'où les télescopages de notions physiques.

Pour l'expérience que je vais faire, je me doute que la force maximale mesurée sera la même dans tous les cas... mais ça me parait intéressant de voir à quoi ressemble les courbes de forces, pour une même masse, une même distance, une même vitesse, avec des systèmes de traction différents (rigide, élastique, amorti).

J'ai déjà fait une petite vidéo, de qualité médiocre, mais forte intéressante que je vous posterai prochainement. Il ne manque plus qu'un relevé de mesure.

Si vous avec des idées de système simple, pas cher et efficace pour relever force avec échelle de temps...

[invite69483f5c]

Mesurer une force, c'est facile avec un dynamomètre électronique.
Mesurer un temps, c'est facile avec de l'électronique.
Ce qui est plus difficile, c'est de mesurer le déplacement, bien qu'avec un radar, ce doit être réalisable, le plus difficile étant de ne pas perdre la cible. Le GPS étant à écarter du fait de sa résolution, (1m sur 10km, c'est précis, 1m pour 10cm, c'est n'importe quoi).

[invite9861107b]

Bonjour à tous,

Déjà plus de 8 mois que ce sujet est resté inactif... Désolé, j'ai eu bien d'autres projets et occupations en parallèle mais le sujet est resté dans un coin de mon esprit et de nouvelles informations relancent ma motivation et mes recherches : un lien élastique entre véhicule tracteur et une masse tractée semble effectivement apporter quelques avantages !

Pour commencer 2 vidéos intéressantes concernant un matériel de traction : la sangle dite "dynamique" ou "cinétique"

http://www.youtube.com/watch?v=Y_GnDm7Fp1E

et un comparatif de traction avec une sangle rigide et une élastique : http://www.youtube.com/watch?v=011bDrSn02Y

J'ai aussi eu l'occasion de discuter avec un constructeur de remorques agricoles qui m'a confirmé que selon les utilisations une attache souple serait très avantageuse :
- soit pour bénéficier de l'énergie cinétique du tracteur au démarrage dans certaines conditions difficiles (sol boueux, charge très lourde),
- soit pour assouplir la traction en particulier pour le transport de fruits et légumes qui semblent souffrir des à-coups lors du remorquage.

Ces dernières informations semblent confirmer qu'une liaison de remorquage non rigide peut être préférable, voire plus efficace. Pour revenir à ma problématique de base de traction animale, je pense que les avantages évoqués se confirmeront !
A suivre....

[invitef29758b5]

Quelques petite remarques :
_Un ressort est un transmetteur de force . Avec ou sans ressort la traction du cheval est transmise à la charrette sans modification .
_le ressort se comporte comme un réservoir d' énergie qui se remplit et se vide alternativement . Cette réserve est en moyenne vide .
_L' effort que le cheval doit fournir au démarrage est le même avec ou sans ressort .
_Vu sa masse importante la charrette ne risque pas de bondir comme une fusée une fois passé l' obstacle . C' est moins vrai pour la charrue plus légère .
_Pour que le mouvement ne soit pas oscillant il faut un terme amortisseur dans l' équation , c' est à dire un élément qui "mange" l' énergie cinétique en s' opposant à la vitesse .
Cet élément existe : c' est la résistance au roulement de la charrette . Il n' est pas négligeable , sinon une fois la charrette lancé on aurait plus besoin du cheval . Il est sans doute suffisant (à vérifier)

[invite9861107b]

Bonjour à ceux qui suivent cette discussion.

Vous penserez que je suis aussi têtu qu'un bourricot, mais je ne partage pas ta remarque Dynamix :

"L' effort que le cheval doit fournir au démarrage est le même avec ou sans ressort".

Concrètement quand le cheval tire une charge, si celle-ci est bloquée (ex. roue de la charrette dans un trou, tronc d'arbre trainé et en buttée sur une pierre ou une souche, etc) l'obstacle oppose une force fixe qui empêche tout mouvement vers l'avant.

Un cheval non expérimenté va tirer continuellement jusqu'à épuisement alors que le cheval expérimenté va non seulement rassembler ses forces sur ses épaules (il met le plus de poids possible sur l'avant), mais aussi se reculer un peu pour détendre ses traits (les liens qui le relient à la charge) et se propulser d'un coup vers l'avant.
Ce léger recul lui permet d'ailleurs aussi de changer d'attitude pour transférer de la masse vers l'avant.

En fait, le cheval expérimenté à compris que le moindre mouvement vers l'avant crée de l'énergie supplémentaire (1/2*mv2).

D'après moi, la présence d'un ressort permet donc dans toutes les situations d'avoir ce mouvement vers l'avant, même charge bloquée, donc de créer un peu d'énergie cinétique supplémentaire.
Accessoirement, un lien souple permet aussi d'avoir plus de liberté pour trouver de bons appuis et améliorer les paramètres de traction.

Ce phénomène me parait évident mais je ne saurais pas le démontrer avec certitude avec une formule mathématique.
Il me semble juste que de passer de la vitesse V0 de 0 m/s (cheval à l'arrêt) à la vitesse V1, disons 1 m/s pour un cheval en début de mouvement, même sur quelques dizaines de cm génère : 1/2 * (la masse du cheval en kg, soit 1000 kg) * (la vitesse, soit 1 m/s), donc : 1/2*1000*1, soit 500 joules supplémentaires !

Maintenant, il y a un autre point qui est intéressant à débattre : ressort seul ou avec amortisseur (air ou huile) ?

Pour l'instant, par facilité, je ne parle que de Ressort, mais je fais des tests avec de simples ressorts récupérés à droite à gauche et des amortos de vtt et de remorque :


Encore une fois, difficile de savoir ce qui est le mieux (ressort avec ou sans amortisseur).
Je pense que cela dépend de la situation.

(Je rassure ceux qui se préoccupent de la santé du cheval : les ressorts ou amortisseurs ne sont pas attachés directement entre le cheval et la charge : ils sont fixés dans un dispositif qui évite qu'une casse projette violemment le ressort sur le cheval)

[invite01fb7c33]

En automobile (moto ou VTT aussi) on parle de suspension et par abus de langage on dit amortisseur. En fait c'est toujours composé d'un couple Ressort (Lame ou spirale) et d'un amortisseur pour freiner le mouvement. Souvent le système ce présente sous forme d'un ressort spirale et à l'intérieur il y a l'amortisseur.
Sinon en ressort de traction pour le confort de la bête il y a çà:
http://selleriedumeneur.fr/catalogue...?IDArticle=631
Par contre si ça facilite trop le travail du cheval, ça ne pourra bientôt plus être affecté à son compte pénibilité

[invite9861107b]

En fait, les ressorts que tu montres, Fabang, sont des ressorts d'amarrage de bateaux. Ce modèle a été détourné des bateaux vers la traction animale car ils sont relativement peu chers.
Ceci dit, je connais plusieurs utilisateurs de chevaux qui les ont tordus comme de la guimauve !
Spécifiquement pour la traction animale, il en existe de plus solides mais plus chers (voir photos sur commentaires précédents).

[invite9861107b]

Suivre ce lien pour voir les ressorts anciennement utilisés : http://hippotese.free.fr/blog/index....ts-de-traction

[invite9861107b]

Bonsoir à tous,

Je reviens pour vous faire part du résultat de mes recherches sur ma fameuse question :
Une traction est-elle plus efficace avec une attache rigide ou souple ?

Je rappelle que la finalité est d'améliorer l'efficacité et le confort d'un cheval attelé à une calèche ou à un outil agricole.

Accessoirement, il fallait trouver un système simple pour amortir en traction (démarrage, accélération) et en compression (freinage, reculement).

Et en question subsidiaire, trouver un système renvoyant les forces qui s'exercent dans le sens de la marche, dans un sens perpendiculaire pour réduire l'encombrement.

C'est tout !

Voici mes solutions :

- Liaison souple ou rigide ? j'ai bricolé un petit système simple permettant d'amortir les forces de traction et de compression (avec un seul organe ressort ou amortisseur*) .

Définitions préalables (source : Wikipédia) : "Un ressort est un organe ou pièce mécanique qui utilise les propriétés élastiques de certains matériaux pour absorber de l'énergie mécanique, produire un mouvement, ou exercer un effort ou un couple". Selon la norme ISO 26909:2010 : « Ressort : dispositif mécanique conçu pour emmagasiner de l'énergie lorsqu'il est déformé et en restituer la même quantité lorsqu'il est relâché »
"Un amortisseur est un système destiné à limiter, voire supprimer les oscillations d'un objet ou à isoler un objet de vibrations par dissipation d'énergie. Les vibrations libres ou forcées correspondent au mouvement d'une masse sur un ressort. Au cours d'oscillations, il y a alternance d'énergie cinétique et d'énergie potentielle, un amortisseur dissipe une partie de l'énergie cinétique, le plus souvent en chaleur. De nombreux principes physiques peuvent être utilisés : pertes de charge d'un fluide, frottement, comportement hystérétique, etc"
Les systèmes de suspension (voiture, moto, vélo, etc) utilisent des ressorts pour limiter la transmission de chocs ainsi que des amortisseurs pour freiner les oscillations dégressives des ressorts.


Pour le tester, j'ai fixé mon système sur un petit tracteur avec une remorque chargée de bois (environ 200 kg).
La vidéo est à mon avis très explicite et convaincante surtout que je malmène bien le système, lequel joue bien son rôle amortisseur double sens : http://aveniratoutcrin.free.fr/img/V...chet_tract.MOV

Maintenant que j'ai l'amortisseur de traction et de compression, il faut l'insérer entre le cheval et la masse tractée.
Porte-brancards croquis 5.jpg

J'ai 2 propositions de mécanisme que j'ai n'ai pas e eu le temps de tester, les voici :
(j'ai le sentiment que le mécanisme 2 sera plus fonctionnel...)

Mécanisme 1 :
Croquis systeme de renvoi 1.jpg

Mécanisme 2 :
Plan proto 3-3 2.jpg

Avez-vous d'autres idées ?...

[Bounoume]

un point m'inquiète:
dans les 2 propositions, que se passe-t-il dans un virage serré?
par exemple quand il faut faire un quart de tour vers la droite, le cheval va se déplacer vers la droite, et forcer vers la droite les brancards. résultat du côté droit ça va POUSSER sur le plateau tournant qui est solidaire de l'essieu avant (la partie marron large sur laquelle tu as inscrit ' chassis voiture (ou calèche) à traction animale')
et TIRER du côté gauche sur ce même plateau.
Ces 2 forces opposées sont destinées normalement à faire tourner l'axe de l'essieu, mais ça va d'abord agir sur tes mécanismes, et les déséquilibrer.
Les brancards (partie intermédiaire marron) et ce que j'ai appelé 'plateau tournant' (la partie marron large ci-dessus) ne seront plus parallèles mais vont tourner l'une par rapport à l'autre. ça va rendre la direction très imprécise..... ou casser, ou coîncer....
Même si il y a des coulisseaux qui s'opposent à ce mouvement de torsion; ça va beaucoup forcer dessus, et c'est pas sûr qu'ils résistent.


J'aurais peut-être une autre solution, mais suis pas sûr que ce soit mieux....
A bientôt
hp

[invite69483f5c]

Bonjour,

Dans le mécanisme 1 le système ressemble à 2 arcs avec le récupérateur d'énergie au milieu. Cela veut dire effort très importants dans les bouts pour pour un effort central plus faible.

Dans le mécanisme 2 il y a une perte des efforts du fait des lumières à 45°.