Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts

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Christophe
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par Christophe » 04/09/17, 00:18

Et pour revenir à l'énergie potentielle transmise des 25J...

Ces 25 J vont créer une force qui dépendra justement de l'amortissement de la chute...c'est à dire de la phase de ralentissement.

Moins elle est amortie, plus la force d'impact sera grande.

On a: E = F * D (c'est l'intégration dans le temps de Puissance = Force * Vitesse)

E = Énergie en joules
F = Force
D = Déplacement

a) Supposons un tout petit amortissement de 5 mm (juste par la corde "rouge")

F = 25/0.005 = 5000 N...500 kg...c'est pas rien! Finalement 25 J mécaniques ça peut faire mal...

b) Supposons un amortissement élastique de 10 cm

F = 25/0.1 = 250 N ...25 kg...c'est 20 fois moins...

Donc la masse de 10 kg bougera beaucoup moins avec un "lien" élastique qu'un rigide...puisque la force transmise sera moins grande...

Voilà pourquoi les cordes d'escalade sont élastiques (plus qu'on ne le pense!), sinon n'importe quelle chute casserait les os...et le cou!
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par grelinette » 04/09/17, 09:12

Christophe a écrit :
izentrop a écrit :car pour le décoller il faudra une force supérieure à 5 kg.

Pourquoi 5 kg? Comme tu le dis (on le dit), la force pour déplacer la masse de 10 kg dépend de son coefficient de frottement avec la table...
izentrop a écrit :Si la surface est lisse, alors même le poids de 10 kg peut finir sa course au sol.

Tout à fait, je pense que la nature du frottement sera plus déterminante dans le déplacement que la nature du lien...mais évidement ce n'est pas l'expérience de greli...

Le coefficient de frottement du poids sur la table est effectivement important mais à mon sens il est secondaire car ce coeff est le même pour tous les liens testés et qu'il est simple de le modifier : si c'est trop glissant, je peux mettre une surface plus rugueuse sous le poids (ex. une planche en bois). Je peux aussi incliné le plan de glissement afin que le poids monte avec la tension de la corde.
A la limite, il serait intéressant que le poids de 10 kg se déplace verticalement et mesurer la hauteur qu'il atteint, mais c'est plus compliqué comme expérience.

J'ai fait quelques tests pour améliorer les conditions d'expérimentation en reprenant les conseils de chacun : point d'attache de la corde au plus bas du poids de 10 kg, choix de la surface de glissement, longueur de la corde pour avoir une distance de chute adaptée, etc. C'est une expérience simple avec des objets courants, il est donc assez facile de modifier les conditions.

Il serait peut-être plus précis de mesurer avec un dynamomètre la force générée par le poids qui tombe, mais je n'en ai pas et je pense qu'un dynamomètre donnera la valeur maxi qui ne correspondra pas forcément à la distance de déplacement du poids car avec les liens élastiques il y aura plusieurs à-coups successifs et dégressifs (oscillations), donc à priori plus d'énergie transmise car plus de mouvement... Yapluka !
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par Ahmed » 04/09/17, 13:32

Christophe, tu écris:
Voilà pourquoi les cordes d'escalade sont élastiques (plus qu'on ne le pense!), sinon n'importe quelle chute casserait les os...et le cou!

Plutôt que d'élasticité, il vaudrait mieux parler d'élongation: une corde élastique serait très dangereuse, certes elle amortirait la chute, mais catapulterait le malheureux grimpeur contre la paroi! :(
Cette propriété fait qu'il est nécessaire de rebuter toute corde dès qu'elle a servi à amortir une chute un peu conséquente...
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par Christophe » 04/09/17, 13:54

Oui pour le rebus...

Mais c'est bien de l’élasticité (c'est quoi une élongation si ce n'est une élasticité??).

Elle est calculée pour qu'elle soit limitée. Je présume qu'il y a des normes sur les cordes d'escalade qui doivent donner les % d'élongation max admissible par rapport au poids à amortir...

Ne pas confondre en RdM avec la plasticité (déformation permanente)...mais puisqu'il y a rebus obligatoire, une corde qui a subit un certain effort doit présenter une déformation permanente.
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par Christophe » 04/09/17, 13:54

grelinette a écrit :Yapluka !


Alors? Alors?

Qui a gagné le Quarté? :cheesy:
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par Christophe » 06/09/17, 13:20

grelinette a écrit :Yapluka !


Alors cela a donné quoi?
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par grelinette » 06/09/17, 13:37

il faut que j'améliore les conditions d'expérimentation car la même expérience avec le même lien donne des résultats différents ! ... Il faut que je trouve une surface de glissement du poids plus régulière. Je vais essayer cet ap.midi et je prendrai des photos.
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par izentrop » 06/09/17, 15:20

Comme le résultat dépends de l'effet d'un choc, normal que ce soit aléatoire.

Christophe donnait une force de 500 Newton pour un amortissement de 5 mm mais si la fois suivante il est de 3 mm, on passe à 800 N, ce qui change la donne, qui ne sera jamais pareil d'ailleurs.
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par Christophe » 07/09/17, 13:27

Euh 5000 N pas 500 N...

Je pense qu'une expérience plus significative serait de mesurer non pas le déplacement de la masse de 10 kg (qui va dépendre d'autres facteurs...) mais simplement la force d'impact maximale...

Pour ceci il faudrait utiliser un dynamomètre qui enregistre le maximum mesuré...et peut être revoir à la baisse la masse qui tombe, histoire de mesurer des efforts moins importants, 10 fois moins de masse c'est 10 fois moins d'effort à amortir...

Pour 10 à 15€ tu trouveras un pèse bagage électronique à mémoire Max ou analogique (maximum = déplacement d'une aiguille) et qui va jusque environ 40 kg, 400N donc (392 précisément..).

Cela devrait faire l'affaire avec une masse tombante sur 50 cm de l'ordre de 300 grammes (Energie potentielle = 0.3*9.81*0.5 = 1.5 Joules, amortie sur 5 mm donne 1.5/0.005 = 300 N)...et réduire la hauteur de chute et/ou la masse si l'effort est trop important...commencer évidement par des plus petites chutes et masses...

Pour faire une masse variable avec précision, rien de mieux qu'un récipient rempli...d'eau :cheesy:
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Re: Pb de mécanique élémentaire sur les ressorts




par izentrop » 07/09/17, 14:44

Christophe a écrit :Euh 5000 N pas 500 N...
Oui en effet, mais comme c'est sur un temps très court et qu'on a une énergie à dissiper de seulement 25 joules, ça n'a pas grande importance.

Il y a plusieurs force qui entrent en jeu pour déplacer le poids de 10 kg :
  1. Les forces de frottement qui accumulées doivent faire moins de 5 N pour le le poids de 5 kg puisse le tirer sur la longueur restante, corde tendu jusqu'au sol (d'ou mon propos précédent sur les 5 kg).
  2. La force d'arrachement qui doit être bien plus importante. On s'en rends compte quand il s'agit de traîner un lourd carton au sol, il faut un effort supplémentaire au décollage
C'est cette seconde force que le choc peut aider à franchir.

Pas besoin de dynamomètre, on peut mesurer ces 2 forces avec une balance, si à la place du poids de 5 kg on mets un récipient qu'on rempli, d'eau ou de sable, cable tendu.
Pour mesurer la force de frottement, il faudra aider à décoller le poids de 10 kg à chaque essai.
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