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Puissance d'un arc


Nicolas.RoG
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Il y a 2 heures, Nicolas.RoG a dit :

ce serait bien beau de mesurer directement la vitesse a l'aide d'appareils mais d'abord j'aimerais faire une estimation a l'aide de calculs pour ensuite les vérifier ;)

oui je comprends, mais entre les pertes d'énergie propre à l'arc et celle induite par le projectile même tu risques d'avoir du mal à savoir ce qui est dû à quoi ...

c'est pour cela que l'idée de Tangent me semble une bonne piste à suivre

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Et sinon, je ne sais pas dans quel coin tu habites, mais tu peux tenter d'interroger un physicien d'une université dans ton coin ou ailleurs , ils ont l'habitude de répondre à de telles demandes et en principe ils répondent ;)

Et n'oublie pas une chose, les enseignants devraient en principe juger la méthode, les sources utilisées au moins autant que le résultat  ;)

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Il y a 3 heures, bigfoot a dit :

oui je comprends, mais entre les pertes d'énergie propre à l'arc et celle induite par le projectile même tu risques d'avoir du mal à savoir ce qui est dû à quoi ...

 

Pour l'aider à comprendre la complexité des calculs nécessaires, ça serait peut-être pas mal de faire l'inventaire des pertes d'énergies propre à l'arc (et à la flèche aussi). Par exemple, les éléments en mouvement, la corde et les branches, plus plus ils seront lourds, plus il faudra de l'énergie pour les déplacer et moins il en sera transmise à la flèche. Et aussi les pertes d'énergie liées à la nature des éléments, souplesse de la corde, souplesse des branches (surtout au extrémités), et puis finalement parmi ce qui me vient à l'esprit, la souplesse de la flèche qui plus elle est souple, plus cela doit absorber de l'énergie.

Une fois cet inventaire fait, il faut regarder la complexité de calcul de chaque élément en jeu, comment calculer l'énergie nécessaire pour déplacer la corde sachant que le point d'ancrage va se déplacer d'environ 70cm (et encore, ça dépend de l'allonge du tireur) alors que l'extrémité de la corde va se déplacer beaucoup moins. A l'inverse pour les branches, les extrémités vont se déplacer plus que plus près de la poignées. Faire genre de calcul est envisageable en découpant les éléments en segments et en faisant le calcul pour chacun mais même, si calculer le poids d'un segment de corde est facile en estimant qu'elle est uniforme, il n'en va pas de même pour les branches à moins que papa soit d'accord que fiston utilise la scie à ruban pour tronçonner son arc. Ceci dit, ça restera toujours un estimation, pas un résultat exact.

Ensuite, tenir compte dans les calculs de la souplesse de la flèche, de la corde ou des branches, ça, ça me parait déjà beaucoup plus compliqué. Et même en arrivant à faire tous ces calculs, on n'obtiendrait que la vitesse de sortie de la flèche. Ensuite, il faudrait tenir compte des pertes d'énergie lors du vol, en particulier le frottement de la flèches et des plumes. Et aussi tenir compte  du fait que la plupart du temps la flèche n'est pas tout à fait dans la ligne de vol (elle peut voler un peu de travers) ce qui augmente la traînée. De plus, elle aura été déformée lors du tir et elle va vibrer comment une corde sur tout ou partie du vol ce qui aussi augmente la traînée qui va freiner la flèche.

Ce sont les éléments qui viennent à mon esprit mais je ne me suis jamais vraiment penché sur la question, certains sont peut-être négligeables, d'autres manquent probablement mais ça me paraît être une bonne idée de faire cet inventaire pour une étude comme celle-là.

Ensuite en pratique, mesurer la vitesse de sortie de la flèche comme suggéré plusieurs fois, permet de calculer le rendement d'un arc dans une configuration X (poids de la flèche, poids de la corde, souplesse de la corde, etc...). Et aussi pourquoi pas, faire plusieurs mesures avec des configurations différentes (flèches / cordes plus lourdes ou plus légères, corde plus ou moins élastique, flèches plus ou moins rigides), ce qui permettra de vérifier si les éléments considérés ont vraiment une influence ou pas sur la vitesse en sortie de la flèche.

Je ne sais pas quel est le niveau d’exigence pour le travail qui doit être fait mais je me dis qu'en montrant ce que l'on sait calculer (énergie emmagasinée lors qu'on bande un arc et l'énergie de la flèche en fonction de son poids et de sa vitesse de sortie), cela permet déjà de calculer les pertes d'énergies propres à l'arc et à la flèche, et aussi de montrer que l'on peut vérifier que les éléments identifiés ont bien une influence sur les pertes en utilisant plusieurs configuration. Ca me parait déjà pas mal comme étude sans s'enfoncer dans des calculs hyper compliqués.

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Le 23/02/2017 à 18:18, MarcoP0l0 a dit :

Par exemple, les éléments en mouvement, la corde et les branches, plus plus ils seront lourds, plus il faudra de l'énergie pour les déplacer et moins il en sera transmise à la flèche.

 

Le 23/02/2017 à 18:18, MarcoP0l0 a dit :

Faire genre de calcul est envisageable en découpant les éléments en segments et en faisant le calcul pour chacun mais même, si calculer le poids d'un segment de corde est facile en estimant qu'elle est uniforme, il n'en va pas de même pour les branches à moins que papa soit d'accord que fiston utilise la scie à ruban pour tronçonner son arc.

Si on considère les modèles purement mathématiques de la mécanique d'un arc (cf Bob Kooi notamment), la vitesse de la flèche serait totalement indépendante de la masse des branches. Dans la vraie vie il en va autrement, on le sait.

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  • 6 years later...

Bonjour, je suis en classe préparatoire aux grandes écoles, le thème de cette année étant le sport, j'ai également décidé de me pencher sur le tir à l'arc. Serait-il possible d'avoir accès à votre tipe si cela ne vous dérange pas, cela m'aiderait beaucoup. 

Je vous remercie par avance,

Cordialement

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