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 Gravité artificielle grâce à la force centrifuge

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Giwa
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MessageSujet: Re: Gravité artificielle grâce à la force centrifuge   Mer 31 Déc 2014 - 11:02

Il y a le réveillon à préparer... et de plus amples explications seront données l'année prochaine -si nécessaire ... après un petit délai pour récupérer !
Disons que dans un référentiel cylindro centrique (sans rotation ) cet astronaute sera en mouvement rectiligne uniforme et suivra donc une "corde" pour aller heurter la paroi du cylindre plus loin ... mais on ne peut dire qu'il tombera ... ce verbe suggérant un champ de pesanteur qui n'existe pas .

santa
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Starking




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MessageSujet: Re: Gravité artificielle grâce à la force centrifuge   Jeu 1 Jan 2015 - 20:37

Giwa a écrit:

Disons que dans un référentiel cylindro centrique (sans rotation ) cet astronaute sera en mouvement rectiligne uniforme et suivra donc une "corde" pour aller heurter la paroi du cylindre plus loin ... 

Dans ce référenciel, les calculs sont assez simples et c'est comme ça que j'ai procédé.

On calcule l'intersection de la trajectoire avec le cercle qui représente la paroi du cylindre. Avec ça, on calcule la longueur de la corde et celle de l'arc qu'elle sous-tend. Avec la longueur de la corde et la vitesse, on calcule la durée de saut. Avec cette durée, on calcule l'arc parcouru par le cylindre en tournant. Et on se rend compte que les deux arcs sont différents, donc on s'est déplacé horizontalement même en sautant verticalement.

J'ai fait les calculs avec l'exemple donné sur Wikipedia : cercle de 224 m de rayon tournant à 2 tr/min.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_centrifuge
Et j'ai supposé une vitesse verticale de 3 m/s pour le sauteur (à pieds joints)
Si je ne me suis pas trompé, il retombe à 13 cm environ (la largeur de la chaussure)

On peut aussi calculer la flêche correspondant à cette corde, ce qui donne la hauteur du saut. Voisine mais très légèrement inférieure à celle qu'on aurait sur terre.
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Giwa
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MessageSujet: Re: Gravité artificielle grâce à la force centrifuge   Ven 2 Jan 2015 - 9:45

Starking a écrit:
Giwa a écrit:

Disons que dans un référentiel cylindro centrique (sans rotation ) cet astronaute sera en mouvement rectiligne uniforme et suivra donc une "corde" pour aller heurter la paroi du cylindre plus loin ... 

Dans ce référenciel, les calculs sont assez simples et c'est comme ça que j'ai procédé.

On calcule l'intersection de la trajectoire avec le cercle qui représente la paroi du cylindre. Avec ça, on calcule la longueur de la corde et celle de l'arc qu'elle sous-tend. Avec la longueur de la corde et la vitesse, on calcule la durée de saut. Avec cette durée, on calcule l'arc parcouru par le cylindre en tournant. Et on se rend compte que les deux arcs sont différents, donc on s'est déplacé horizontalement même en sautant verticalement.

J'ai fait les calculs avec l'exemple donné sur Wikipedia : cercle de 224 m de rayon tournant à 2 tr/min.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Force_centrifuge
Et j'ai supposé une vitesse verticale de 3 m/s pour le sauteur (à pieds joints)
Si je ne me suis pas trompé, il retombe à 13 cm environ (la largeur de la chaussure)

On peut aussi calculer la flêche correspondant à cette corde, ce qui donne la hauteur du saut. Voisine mais très légèrement inférieure à celle qu'on aurait sur terre.
Merci Starking pour ces calculs ! C'est effectivement ce que je pensais qu'il fallait faire et c'est d’ailleurs une bonne illustration de l'intérêt d'utiliser plusieurs référentiels et de savoir en changer pour résoudre certains problèmes de Mécanique .
NB : ce qui distingue fondamentalement les forces centripètes (réelles) des forces de gravitation, c'est que les premières sont des forces de contact et non à distance.Reste à peaufiner cette étude en quittant le vide pour une atmosphère artificielle à l'intérieur du cylindre.
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Astro-notes
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MessageSujet: Re: Gravité artificielle grâce à la force centrifuge   Ven 2 Jan 2015 - 18:03

/HS

Salut Starking.

/end HS

Laughing
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Starking




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MessageSujet: Re: Gravité artificielle grâce à la force centrifuge   Sam 3 Jan 2015 - 11:12

Astro-notes a écrit:
/HS

Salut Starking.

/end HS

Laughing

Tu vois, j'ai travaillé sur ton TP

:)
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Normand Calvé




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MessageSujet: Re: Gravité artificielle grâce à la force centrifuge   Sam 3 Jan 2015 - 18:05

Plus je réfléchis à la question du cylindre comme design de vaisseau spatial et plus je réalise que... 

1) son architecture interne ne peut être dessinée sur des aires ouvertes, parce qu'il faudra aux humains d'une panoplie de prises sur lesquelles s'agripper afin de se retenir ou se propulser dans une direction ou une autre. Même au sol, il faudra un plancher légèrement adhérant pour retenir la matière de "décoller" sous l'impulsion d'une vibration ou d'un déplacement de fluides gazeux ou liquides le moindrement important. Il faudra de nombreux plafonds pour retenir la matière projetée de "partir" dans le vide gravitationnel. Ce seront ces nouveaux planchers, ou ces "tiges" étagés qui retiendront, pour une large part, les marcheurs à sa surface, du fait de la dynamique d'entraînement sol-agrippant-la matière. (J'ai l'image en tête d'un plancher qui retient vers lui les pieds du marcheur; les pieds étant reliés physiquement aux jambes, puis au bassin, puis au torse, aux bras, à la tête...alouette !)

2) D'autre part, la contribution et les effets du déplacement des fluides gazeux ou liquides devra être considéré attentivement. Les masses atmosphériques et liquides (nuageuses pour une grande part ?) vont devoir être contrôlées efficacement par un système de climatisation ultra-sophistiqué afin a) d'assurer un "brassage" d'air suffisant aux transferts de chaleur, d'humidité, de densité et de mélanges gazeux nécessaires à la respiration.
Et b) afin d'éviter des accumulations de pressions atmosphériques au sol ou des manques de pression proches du vacuum.
Encore là l'architecture et le design intérieur du cylindre devra être conçu pour répondre à ces contraintes. Un circuit fermé de pompage, de transferts, de récupération, d'échangeurs et d'aération immenses devra être installé.


3)  L'accélération constante du vaisseau dans une direction x , nécessaire à un délai de voyage relativement "économique", va imposer au design de l'engin une pesanteur de 1g (et pas plus, sous peine d'écrasement progressif des passagers) versus le mouvement rotatif dans la direction y du cylindre. C'est l'effet "fusée de Tintin" qui pousse le plancher de la cabine vers les astronautes et les entraînant ainsi avec lui vers le "haut". Cet effet rentrerait en conflit avec l'effet différent, perpendiculaire à la poussée, du cylindre rotatif, l'annihilant en fait, parce que plus direct et plus puissant.

4) Donc, durant tout le voyage vers l'étoile de destination, ce serait "L'effet Tintin" qui dominerait, rendant le concept du cylindre rotatif caduc. Ce concept ne serait pratique qu'une fois "à l'arrêt", sans propulsion aucune et en "stationnement" dans le vide. C'est d'ailleurs de cette manière qu'Alastair Reynolds conçoit l'utilisation de la poussée propulsive et de la structure rotative dans ses récits de hard sci-fi. La rotation de certaines zones du vaisseau pourrait être activée aux moments d'arrêts et stoppée lors des déplacements propulsifs, question de ne pas donner la nausée aux passagers et de ne pas briser les mécanismes  !
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Normand Calvé




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MessageSujet: Re: Gravité artificielle grâce à la force centrifuge   Mar 6 Jan 2015 - 15:16

Après discussion sur un autre sujet de ce forum (http://www.forum-conquete-spatiale.fr/t16473p15-acceleration-a-1g), merci Starking entr'autres, je réalise que l'effet "Tintin" ne peut être atteint qu'à une accélération constante phénoménale du véhicule, grâce à des moteurs de la puissance du soleil dans le capot! 

Donc, il n'y a pas d'effet de pesanteur possible et significative d'engendrée sur le concept de cylindre rotatif. 

Donc, le principe de cylindre rotatif comme système pour créer une pesanteur artificielle reste pertinent. Ouf ! J'ai eu peur d'avoir a repenser mon récit sf depuis ses bases de probabilité ! Les fondements scientifiques "hard" de la fiction tiennent le coup et vont me permettre de poursuivre ma réflexion au niveau sociétal. Le décor planté à l'origine reste solidement debout et je vais pouvoir élaborer plus avant sur le mode de vie des passagers.
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