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Forum aéronautique, espace, loisirs et éducation scientifique « Propulsion »
 
 
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Propulsion (Lu 30210 fois)
matthieu
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Faire simple est
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Propulsion
03.08.2006 à 15:22:24
 
Bonjour,
 
Comment expliqueriez vous la propulsion et le principe d'action/réaction ?
J'imagine que cela peut d'ailleurs différer selon les âges...
 
Merci de votre aide !
 
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Matthieu
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Re: Propulsion
Réponse #1 - 04.08.2006 à 21:06:32
 
action/réaction, c'est comme chaque force a sa réaction opposé (genre de rien ne se crée, tout se transforme de la physique), genre quand on tire avec un fusil, on s'éclate l'épaule car y'a le recul (proche des fusées) ou genre quand on pose un verre (d'eau) sur une table, le table fourni une force contraire à la gravité terrestre (exemple quotidien - l'eau).
je chauffe ?
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En essayant continuellement, on finit par reussir, donc, plus ca rate, plus on a de chance que ca marche.
(Logique shaddock)
http://www.la-domotique.fr
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Re: Propulsion
Réponse #2 - 05.08.2006 à 01:07:42
 
Bonjour,
 
Il y a plusieurs manipulations qui permettent d'expliquer la propulsion par réaction.
A ma connaissance elles visent toutes à montrer que le mouvement réside dans un déséquilibre des forces.
 
Pour la propulsion, ma référence à moi, c'est le ballon de baudruche...  Yeux au ciel
(on ne se refait pas !)
 

Image de gauche :
Un ballon de baudruche gonflé et refermé.  
L'air exerce une pression sur toutes les parois, de façon uniforme.
Les forces exercées se compensent.  
Ce ballon, posé sur une table, reste immobile.

Image de droite :
Laissez libre la "tuyère" du ballon de baudruche.
L'air s'en échappe à une vitesse qui dépend de la différence de pression  
entre intérieur et extérieur, ainsi que du diamètre de l'orifice.
Une pression résiduelle s'exerce sur le "haut" du ballon,  
mais ne peut pas s'exercer sur le bas puisqu'il n'y a plus de surface où appuyer.
La force résultante, figurée en rouge sur le schéma, conduit le ballon à accélerer
 et à se déplacer dans le sens opposé à l'écoulement de l'air.




 
On peut ensuite détailler la loi qui relie la pression interne, la vitesse d'évacuation des gaz, et la force (donc l'accélération) qui s'éxerce sur le ballon.
Le principe global repose sur la conservation de la quantité de mouvement.
 
C'est en réalisant des expériences sur ce principe que l'on aide à comprendre qu'il faut éjecter de la matière (ici de l'air) en grande quantité et le plus vite possible si l'on souhaite que l'objet atteigne de gandes vitesses.
 
Expérience sympa à faire : tester des "fusées à eau" plus ou moins remplie d'eau et d'air, gonflées à différentes pressions, et déterminer un optimum de fonctionnement (volume d'eau sur volume d'air pour une pression donnée).
 
Evidemment, tout cela se met en équations (nous sommes prenneurs par ailleurs), mais j'ADORE les sciences expérimentales!!! Déjanté
 
Après, il y a aussi les tubes d'aspirine, les chariots à billes, itou itou...
Si un animateur ou un amateur  Clin d'oeil veut s'y coller pour décrire  ! ?!
 
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justine
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Re: Propulsion
Réponse #3 - 09.08.2006 à 17:07:57
 
La fusée aspirine, c'est ce qui est le plus marrant à faire et les enfants adorent. Et puis l'été c'est parfait, ça raffraichit! En deux mots, voici le principe :  
 
(bon, je vous cache pas que c'est le même que pour le ballon, mais c'est plus drôle car y a un effet surprise pour les pitchounes)  
 
donc, EXPLICATION :  
 
On prend un tube d'aspirine (ou de vitamines, magnésium et compagnie). Penser à vider le tube avant!!!!
On met un petit peu d'eau à l'intérieur, ainsi q'un comprimé (ou demi comprimé) et on referme le tout en mettant le tube debout sur une surface dure (côté bouchon vers le sol... Suis-je claire?).
 
A l'extérieur du tube, rien ne bouge. Du côté des spectateurs, si vous vouliez la tranquillité vous êtes servis. Les enfants normaux regarderont le tubes avec de grands yeux écarquillés comme des billes et la bouche ouverte..
 
A l'intérieur du tube, la magie opère: le comprimé libère les gaz (j'avais peut-être pas dit qu'il s'agissait de comprimés effervecents???, c'est chose faite!  Yeux au ciel) qui vont exercer une force sur toute la surface interne du tube. Le gaz, qui n'est pas bête, se rend bien compte qu'il y a une issue facile : le bouchon!!! il pousse, il pousse, il pousse et pouf avec cette pression qui relache vers le bas (enfin endendez bien, ça exerce un force sur le bouchon, qui lache...), le tube se dégage du bouchon et part...       .... vers le haut !! d'où le nom de fusée aspirine!
 
A l'extérieur du tube : c'est une scène de liesse et de joie collective : des "hourra", des "ça mouille!' et des "ouah comment ça marche?" sont audibles !!! Avec ça, vous deviendrez l'animateur préféré de tous ces petits pitchounes (si si, l'expérience le dit aussi...)
 
Bon demain j'explique euh... bah je ne sais pas, posez vos questions et j'essaie d'y répondre du mieux que je peux!
 
Justine
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Re: Propulsion
Réponse #4 - 15.09.2006 à 21:26:31
 
Bonjour,
 
Pour ma part, j'illustre avec l'image connue suivante :
un homme sur une barque lance de lourdes pierres vers l'arrière.
Le bateau avance alors en sens opposé.
 
Comme on ne peut pas faire facilement l'expérience (à moins d'avoir à portée de main une barque et un lac - je me souviens d'ailleurs un épisode épique en ce sens  Sourire ), j'ai trouvé un palliatif :

  • Construire un bateau rudimentaire (bois, polystyrène, ou tout autre matériau léger facile à découper)
  • Coller dessus un gobelet que l'on perce dans le bas (on peut insérer une paille dans l'orifice).

On remplit le gobelet d'eau en bouchant l'orifice.
Si l'on pose le bateau sur l'eau en l'état, rien ne se produit.
 
Enlevez le bouchon, l'eau sort par l'orifice, et le bateau avance en sens opposé !!

 
CQFD ! Déjanté
 
 
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matthieu
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Re: Propulsion
Réponse #5 - 29.09.2006 à 20:54:37
 
Manipulation un petit peu plus complexe : il est aussi possible d'expliquer la propulsion avec les fusées à eau.
 
Cette formule est intéressante car elle permet de réaliser des études paramétriques.
(recherche de la quantité d'eau permettant d'atteindre l'altitude maximale, etc...).
 
Pour mémoire, en quelques mots :
  • Prendre une bouteille de soda
  • Coller des ailerons dessus
  • Verser un peu d'eau dedans
  • Maintenir la bouteille au sol et augmenter la pression à l'intérieur en y injectant de l'air
  • Lâcher la bouteille
Il s'agit de bouteilles de soda (en général 1,5 à 2 litres).
La bouteille s'envole alors en expulsant l'eau.
 
Au besoin, je fournirai quelques infos de construction (plusieurs méthodes permettant de contrôler plus ou moins le moment du décollage, l'étanchéité de la bouteille lors de la mise sous pression,...)
 
Il est pas joli ce décollage ??  Déjanté
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fusee-eau.jpg

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Matthieu
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Re: Propulsion
Réponse #6 - 18.10.2006 à 22:31:53
 
Citation de justine le 09.08.2006 à 17:07:57:
On prend un tube d'aspirine (ou de vitamines, magnésium et compagnie). Penser à vider le tube avant!!!!
On met un petit peu d'eau à l'intérieur, ainsi q'un comprimé (ou demi comprimé) et on referme le tout en mettant le tube debout sur une surface dure (côté bouchon vers le sol... Suis-je claire?).

 
Salut !
 
Hé bien, la fusée aspirine fut testée avec succès à la Fête de la Science de Bourges où Venturi oeuvra !
 
La preuve : voici un petit montage, rien que pour vous !
 
La combinaison idéale que nous avons trouvée utilise : un quart de comprimé d'aspirine effervescent (Universal Propulsion Space Aeronautics), tout juste recouvert  d'eau dans le fond du tube.
On referme, on pose au sol tête en bas... et POP !!!! Décollage !!
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FS2006_aspirine2_001.JPG

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Matthieu
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Coco
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Re: Propulsion
Réponse #7 - 06.12.2006 à 13:29:07
 
Bonjour à tous !
 
Je suis nouvelle et je suis venue sur ce forum pour trouver des idées d'expèriences pour mon TPE qui est sur les missions apollo.
Et ce topic m'a beaucoup aidé pour expliquer la propulsion donc merci beaucoup !!
 
L'expérience avec le tube d'aspirine a l'air bien elle sera peut etre plus original que celle du ballon de bauruche...
 
Si jamais vous avez d'autres idées, et bien n'hésitez pas je suis intéressée !
 
Merci beaucoup
 
Coco
 
Ps: Si par hasard vous avez des idées également pour expliquer la mise en orbite. J'ai déja quelques shémas trouver sur un livre de physique qui explique très bien mais je pense que pour les profs c'est plus interessant quand il y a un peu d'animation.
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Jeremy
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Re: Propulsion
Réponse #8 - 06.12.2006 à 17:52:13
 
Mais de rien Coco. Bon courage pour ton TPE parce que expliquer le principe de la mise en orbite, à première vue ce n'est pas évident. Tu trouveras effectivement des principes scientifiques sur la toile avec des calculs et des lois physiques... Reste à expliquer en simplifiant un peu, parce que parfois ça bouillonne...
Sinon en ce qui concerne les missions Apollo, pas de problème, pas mal de documents sur le net en parlent.
Matthieu et les autres si vous avez des documents, des précisions, des expériences, des liens à suggérer et aussi d'autres infos sur le principe de propulsion...
Quelques liens en recherchant vite fait, certe scientifiques, mais où tu pourais éventuellement touver des compléments sur le principe de la mise en orbite :  
http://the-overtake.ifrance.com/part1.htm
http://capcomespace.net/dossiers/astronautique/mecanique_spatiale_3.htm
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carmichael
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Re: Propulsion
Réponse #9 - 06.12.2006 à 18:42:09
 
En fait,beaucoup de monde sait qu'il faut une certaines vitesse pour mettre en orbite un objet ou un sattellite.
La question est: Pourquoi?
En fait il y a un moment ou la vitesse représente une force centrifuge plus élevé que le poids de l'objet.De ce fait,l'attraction terrestre (gravité) n'est plus assez forte pour attirer le sattellite vers la terre.
Plus l'altitude augmente moins la vittesse nécessaire pour satteliser est élevée,car la gravité est de moins en moins forte.
Beaucoup pense qu'un sattellite est en apesanteur..........faux
En fait si on en avait les moyens(car la vitesse à atteindre est énorme) on pourrai quasiment mettre en orbite un objet à 10 mètres d'altitude.
Pour se rendre compte;à 200 km d'altitude il faut déja une vittesse de 8 km/seconde.Il faut également que la direction de l'objet soit parallèle à la terre.........
Voilà............
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matthieu
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Re: Propulsion
Réponse #10 - 07.12.2006 à 08:23:42
 
Bonjour et bienvenue Coco !
 
Pour me permettre de compléter les réponses, en terminale, abordez vous :

  • la notion de "potentiel" (champs électriques, gravitation...) ?
  • les lois de Kepler ?

 
A mon avis, nous devons illustrer que :

  • le plan des orbites passe par le centre de la Terre
  • plus un satellite est en orbite basse, plus il tourne vite (il y a des orbites "remarquables" dont la fameuse orbite géostationnaire)
  • il existe une vitesse de libération (un objet quitte le champ de l'attraction terrestre
  • on peut jouer au billard interplanétaire, passer de l'influence d'une planète à celle d'une autre (comme les sondes). Apollo s'est mis en orbite autour de la lune avant d'alunir !

 
Carmichael, ou Coco, avez vous la chronologie d'un vol Apollo ? (du décollage... au retour sur terre en passant par les mises en orbite successives)
Je poursuis mes réflexions !
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Matthieu
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Re: Propulsion
Réponse #11 - 07.12.2006 à 19:12:57
 
Mercredi 16 juillet, Neil Armstrong, Edwin "Buzz" Aldrin et Michael Collins sont réveilles à 3 h15 mn du matin. Petit déjeuner (jus d' orange, steack, œufs brouillés, toasts et café), habillage et départ de l' O & C Building vers le pad, il est 5 h 28 mn. Le plein en carburant du lanceur ont été faits, 56 wagons de kérosène, d' oxygène et d' hydrogène liquide ont été nécessaires.  
5 h 45 mn, Armstrong pénètre dans le module de commande, aidé par 6 techniciens. Collins et Aldrin suivent 5 mn après.  
7 h 32 mn, la porte est verrouillée, la cabine commence à être pressurisée. A 5600 m de là, dans la salle de tir n°1, 463 techniciens sont à pied d' œuvre.  
Dans la salle se trouvent:  
__ Rocco Petrone, le directeur des opérations de lancement;  
__ Le Dr Debus, directeur du KSC;  
__ Le Dr Hans Grune, directeur des opérations sur Saturn 5 au KSC;  
__ Le Dr Georges Low, responsable du programme Apollo au JSC;  
__ Thomas O Paine, administrateur de la NASA;  
__ Le Dr Georges E Mueller, administrateur adjoint;  
__ Le LT Gen Samuel Philips, chef du programme Apollo;  
__ Le Dr Verner Von Braun, concepteur du Saturn 5 et patron du centre Marshall;  
__ Herman Oberth, dernier pionnier de l' astronautique;
 
Devant le VAB, à la tribune de presse, il y a 200 membres du congrès, 60 ambassadeurs, 19 gouverneurs, 40 maires et autres VIP (notamment le vice Pt Spiro et Mr et Mme Johnson ). Pourquoi le Pt Nixon n' est pas présent et a délégué son vice Pt ? Selon certain, Nixon ne voulait pas être associé au succès du pari initié par son prédécesseur et rival JF Kennedy. Les discours qui devaient être associé ne manquerait pas de lui rendre hommage. Nixon ne croyait pas non plus au succès de cette opération et pensait que l' équipage ne reviendrait pas vivant de cette aventure (un discours funéraire avait été écrit et enregistré par le Pt). D' autre diront que Nixon voulait partager le petit déjeuner avec les astronautes mais que le docteur le lui a interdit (problème de contamination) Le Pt se serait vexé face à ce refus. Il y a également 3493 journalistes représentant 56 nations, dont 3 communistes. Sur les plages, un million de personnes sont venu assister au décollage qui sera retransmis à la TV pour 25 millions de téléspectateur, dans 33 pays sur 6 continents.
 
 
 
8 h 27 mn, le bras d' accès à la cabine se rétracte. 8 h 28 mn, le feu vert est donné pour le lancement. 8 h 32 mn, Apollo 11 décolle du Pad 39A, dans un bruit fracassant. A 5 km de là, le toit du centre de presse s' effondre, les applaudissements crépitent.
8 h 43 mn 50 s, Apollo 11 est sur orbite autour de la terre à 186 x 183 km d' altitude.
11 h 17 mn, après une orbite et demi, les 45702 kg de l' ensemble S4B CSM/LM qui se trouve au dessus de l' Australie, sont injectés sur une trajectoire vers la lune.
11 h 49 mn, le S4B est largue, 7 mn après a lieu la manœuvre de retournement. Le CSM "Columbia" et la LM "Eagle" filent vers la lune.
 
Le lendemain, la correction de trajectoire prévue est annulée, l' injection de la veille a été si précise qu' elle n' est pas nécessaire. A 17 h 31, a lieu la première émission TV, en direct d' Apollo 11. La terre est à 237000 km. Luna 15 se met en orbite lunaire. Vendredi 18, une seconde émission TV est réalisée à 14 h 40, c' est la dernière avant la lune. La terre est à 324000 km et la lune à 89000. La limite terre-lune est franchi à 21 h 12. Samedi 19, le vaisseau s' est retourné, la lune est visible de la cabine. A 0 h 21 mn, c' est la mise en orbite lunaire. Luna 15 commence sa descente vers la lune. Dimanche 20, 13 h 11 mn 53 , Eagle avec à bord Armstrong et Aldrin se sépare du Columbia, alors qu' ils volent derrière la lune. La descente va durer deux heures avant que le site d' alunissage, dans la mer de la Tranquillité ne soit visible. A 1830 m d' altitude, l' ordinateur de bord est saturé par les calculs à effectuer, deux autres alertes sont signalées à 1000 et 600 m d' altitude, mais sans conséquence. A l' altitude de 400 m, les astronautes s' aperçoivent que la zone d' alunissage est dépassée de 7000 m, suite à une erreur de navigation. Armstrong prend les commandes pour trouver un autre site où se poser. Il ne reste que 60 seconde de carburant, avant l' annulation. La tension est à son maximum, aussi bien sur terre que sur la lune.
 
15 h 17 mn et 42 s, la voix d' Armstrong: "Houston, ici base de la Tranquillité, l' Aigle a atterri". Nous sommes le dimanche 20 juillet 1969, deux hommes sont sur la lune.
 
A Houston, c' est la joie qui se lit sur le visage des techniciens. La première partie du pari de Kennedy est gagner, le plus dur reste à faire. A 17 h, Armstrong demande à avancer la sortie sur la lune, le moment est trop fort. 21 h 39 mn 33 s, cinq heures avant l' heure prévue, Armstrong ouvre la porte du LM et commence à descendre l' échelle fixée sur une des quatre jambes. Il s' arrête sur le second barreau pour déployer la caméra TV (200 lignes par image) qui doit filmer l' instant historique.
 
 
 
21 h 56 mn 15 s, heure de Cap Canaveral, soit 03 h 56 mn et 15 s à Paris, Neil Armstrong pose son pied gauche sur le sol lunaire, en ce 21 juillet 1969. " C'est un petit pas pour l' homme, un bond de géant pour l' humanité" déclare t' il. La silhouette est floue, hésitante, puis plus sure d' elle. Premier objectif pour l' astronaute, récolter avant toute chose des cailloux lunaire, dans le cas ou les deux hommes devraient repartir précipitamment de la lune. Aldrin le rejoint à 22 h 11
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Re: Propulsion
Réponse #12 - 07.12.2006 à 19:23:26
 
Merci Carmichael, trop fort !!!
 
Donc je note :
  • une mise en orbite autour de la Terre
  • puis une implusion direction la Lune
  • le franchissement d'une limite Terre-Lune (en matière de gravité j'entends)
  • puis une mise en orbite autour de la Lune
  • puis une descente (corrigée à la main)

 
Il me semble qu'il faut réfléchir autour de ces points pour faire avancer le TPE. Ce qui est bien c'est que l'on a aussi quelques distances de mentionnées, mais probablement à  vérifier.
 
En tous cas, belle efficacité Carmichael !! on avance !  Sourire
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