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Nicolas.RoG

Puissance d'un arc

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Bonjour,

Dans le cadre de mon TPE, je dois développer a partir de la problématique suivante: "Comment les organes de visées d'un arc permettent t'ils d'assurer la trajectoire de la flèche a sa cible?"

Donc, mon groupe et moi devons parler d'un certain nombre de choses. Pour ma part, je dois développer et expliquer comment un arc emmagasine l’énergie dans ses branches, la restitue, et donne une puissance et une vitesse à la flèche... Alors, il y a encore pas mal de confusion a ce sujet. pour l'instant j'ai expliquer que théoriquement avec une position constante on avait une puissance constante et propre a chaque archer.

Hésitez surtout pas a me contredire! au contraire même, je suis certain que ce que je vais dire va probablement être un tissue d’ânerie. Mais on apprend en se trompant

Maintenant, je voudrais pouvoir expliquer qu'avec un band différent on obtient des courbes force-allonge différentes et c'est la que j'ai besoin d'aide et d’explication pour l'avenir.

je n'ai pas envie de copier coller des formules de SI et de Math sans avoir aucune idée de ce qu'elle signifie lors de ma soutenance.

En vous remerciant pour vôtre aide futur.

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Et donc Platon et ses copains avaient tout faux ..... Ça c'est cadeau ;) une jolie introduction :11: T'as plus qu'à chercher ....

Pour le reste, le TPE c'est en 1ère si je ne me trompe pas

il y a 26 minutes, Nicolas.RoG a dit :

j'ai expliquer que théoriquement avec une position constante on avait une puissance constante et propre a chaque archer.

Comment as tu expliqué cela ?

A partir de là , je pourrais te répondre, parce sinon je vais fausser ta réflexion et faire ton boulot ;)

Ensuite tu peux aussi envisager de comprendre un peu certaines formules , même si en effet c'est inutile de balancer des formules qu'on ne comprend pas

Ensuite fais une recherche sur l'autre forum de Tir à l'arc : Integralsport , il devrait y avoir des éléments de réponses et donne moi ton adresse mail par MP, je t'enverrai le Tipe de Prépa de mon fils , il y a peut-être des pistes pertinentes pour toi .

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il y a 15 minutes, tangent a dit :

Ensuite tu peux aussi envisager de comprendre un peu certaines formules , même si en effet c'est inutile de balancer des formules qu'on ne comprend pas

Oui bien sur, je voudrais pouvoir les donner mais aussi savoir les expliquer.

Par exemple, j'ai trouvé ce site rédigé par un certain Vincent B. "dans le mille". ou il explique pas mal de choses, mais je n'arrive pas a tout comprendre. surtout qu'il explique tout ça a partir d'un arc a poulie. pour ma part je dois travailler sur un arc traditionnel. Mon père en a un mais je ne peux pas l'étudier tout les jours...

Edited by Nicolas.RoG

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il y a 8 minutes, bigfoot a dit :

c'est quoi le TPE ou le TiPe ????????????

TPE c'est travaux pratique encadrés

TiPe travaux d'initiative personnel encadrés

 

Edited by Nicolas.RoG

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il y a 9 minutes, Nicolas.RoG a dit :

TPE c'est travaux pratique encadrés

TiPe travaux d'initiative personnel encadrés

 

Ce sont des formes de travaux encadrés de recherche pour les lycéens et des élèves de prépa

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Il y a 2 heures, Nicolas.RoG a dit :

Bonjour,

Dans le cadre de mon TPE, je dois développer a partir de la problématique suivante: "Comment les organes de visées d'un arc permettent t'ils d'assurer la trajectoire de la flèche a sa cible?"

Donc, mon groupe et moi devons parler d'un certain nombre de choses. Pour ma part, je dois développer et expliquer comment un arc emmagasine l’énergie dans ses branches, la restitue, et donne une puissance et une vitesse à la flèche... Alors, il y a encore pas mal de confusion a ce sujet. pour l'instant j'ai expliquer que théoriquement avec une position constante on avait une puissance constante et propre a chaque archer.

Hésitez surtout pas a me contredire! au contraire même, je suis certain que ce que je vais dire va probablement être un tissue d’ânerie. Mais on apprend en se trompant

Maintenant, je voudrais pouvoir expliquer qu'avec un band différent on obtient des courbes force-allonge différentes et c'est la que j'ai besoin d'aide et d’explication pour l'avenir.

je n'ai pas envie de copier coller des formules de SI et de Math sans avoir aucune idée de ce qu'elle signifie lors de ma soutenance.

En vous remerciant pour vôtre aide futur.

ok je vois un peu mieux le problème. 

l'énergie emmagasinée dans un arc à l'armement est égale au travail fourni pour le tendre c'est à dire : la force x la distance de traction (en joules) 

l'énergie cinétique de la flèche sera celle que lui communiquera l'arc moins les pertes (frottements, élasticité de la corde, perte dans les branches, etc. ...) donc tu peux partir de l'approximation que le travail effectué pour tendre l'arc sera converti en énergie cinétique de la flèche (ecin= 1/2 mv²) et donc à partir de la masse de la flèche et du travail fourni pour armer l'arc tu peux estimer la vitesse de la flèche au départ (bien sûr il faudra tenir compte des pertes et ici encore des frottements ....).

quand tu changes le band de l'arc tu augmente la distance pendant laquelle la corde pousse la flèche après la décoche donc normalement tu améliores le transfert d'énergie de l'arc à la flèche.  

voilà je pense une base de réflexion à parti de là si tu veux pousser plus loin ou dans une autre direction il te suffira de préciser ta demande

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il y a 47 minutes, bigfoot a dit :

l'énergie emmagasinée dans un arc à l'armement est égale au travail fourni pour le tendre c'est à dire : la force x la distance de traction (en joules) 

alors si je comprend bien, E=F*d avec E en joules, F en newton et d en mètre pas vrai?

maintenant, comment est ce que je peux connaitre cette force? est ce qu'elle diffère selon les branches, les arcs ou le band?

D'une autre part, je pense que je vais devoir négliger les pertes quant à la restitution de l’énergie en énergie cinétique. est ce que ça donnerais des résultats invalides ou est ce que je peux me permettre cette facilité?

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Il y a 2 heures, Nicolas.RoG a dit :

alors si je comprend bien, E=F*d avec E en joules, F en newton et d en mètre pas vrai?

Bigfoot t'a induit en erreur, le vil. :23:

En fait l'énergie potentielle emmagasinée par l'arc, c'est l'aire de la courbe force / allonge, avec en effet comme unités joules, newtons et mètres. Désolé pour les unités impériales ci-dessous (tradition en archerie...) :

courbe poids-allonge-coul.jpg

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Il y a 2 heures, Nicolas.RoG a dit :

D'une autre part, je pense que je vais devoir négliger les pertes quant à la restitution de l’énergie en énergie cinétique. est ce que ça donnerais des résultats invalides ou est ce que je peux me permettre cette facilité?

C'est toi qui vois... En principe non, on ne peut pas négliger les pertes. Pour un arc en bois par exemple, elles sont de l'ordre de 30%, et 20% pour un arc avec fibre de verre (ordres de grandeurs).

Exemple de calcul complet de rendement sur un coin de la table de la cuisine : Wink

Allez, pour simplifier imaginons une courbe force/allonge droite de 250 N de haut avec une base de 0,55 m, donnant une surface triangulaire de 1/2 x 250 x 0,55 = 68,75 N.m. C'est l'Ee.
Si la courbe n'est pas droite (elle ne l'est jamais), il faut évidemment calculer l'aire.

Avec mon radar je mesure par exemple une vitesse de flèche de 55 m/s. L'énergie cinétique est 1/2 x masse x vitesse au carré. Si la flèche pèse 35 grammes (0,035 kg) :
Ec = 1/2 x 0,035 x 55² = 52,94 J

Le rendement de mon arc pour cette masse de flèche est donc : Ec / Ee = 0,77 = 77%

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Il y a 21 heures, Nicolas.RoG a dit :

Maintenant, je voudrais pouvoir expliquer qu'avec un band différent on obtient des courbes force-allonge différentes et c'est la que j'ai besoin d'aide et d’explication pour l'avenir.

Pas si facile à expliquer en fait. En augmentant le band, la courbe se décale légèrement vers le haut du fait de la précontrainte et du changement des angles de forces.

Mais si on se fie au modèle mathématique de Bob Kooi, la force maxi augmente finalement assez peu quand le band augmente :

influence_band.jpg

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Le 10/02/2017 à 19:00, Corbeau a dit :

Bigfoot t'a induit en erreur, le vil. :23:

En fait l'énergie potentielle emmagasinée par l'arc, c'est l'aire de la courbe force / allonge, avec en effet comme unités joules, newtons et mètres. Désolé pour les unités impériales ci-dessous (tradition en archerie...) :

courbe poids-allonge-coul.jpg

Ouais enfin non je ne l'ai pas induit en erreur ... car cela reste un travail en terme de physique, et ce travail effectué par l'archer permet d'emmagasiner une énergie potentielle dans l'arc qui sera convertie lors de la décoche en énergie cinétique transmise à la flèche ....

pour la formule mais il vaut mieux l'exprimer selon la notation classique : W = F.e avec W en joules, F en newton, et e en mètre

pour connaître la force de ton arc c'est tout simple, mais je vais quand même faire deux remarques préalables :

1. en fait le terme de force de l'arc utilisé par les archers est erroné il vaut mieux parler de force/allonge c'est à dire la force nécessaire pour tendre l'arc à une certaine allonge. Cette notion de force allonge correspond au travail nécessaire pour armer l'arc l'énergie cinétique dépensée par l'archer est convertie en énergie potentielle dans l'arc.

voici une définition classique du travail physique : Le travail d'une force est l'énergie fournie par cette force lorsque son point d'application se déplace (l'objet subissant la force se déplace ou se déforme). Il est responsable de la variation de l'énergie cinétique du système qui subit cette force. (source wilkipédia).

en terme d'archerie, le travail que tu fais en armant un arc correspond à l'énergie que tu appliques à la corde pour la déplacer vers l'arrière.

il suffit donc que tu réalises une courbe en mesurant la force de l'arc à différentes allonge (en utilisant un peson d'arc qui est en fait un dynamomètre). Tu peux ainsi faire calcul facile de l'énergie stockée dans l'arc lors de l'armement. Après si tu veux une idée des pertes et de l'énergie cinétique réelle du projectile cela devient plus compliqué car il faut un chronographe ou un dispositif de mesure de la vitesse de ta flèche.

2. attention que le raccourci indiqué par red bow présente une courbe établie pour des arcs à poulies pour lesquelles la courbe force/allonge (le travail ou l'énergie potentielle) s'exprime, par le principe des cames de l'arc, en une fonction du second degré (du type ax²+bx+c). La courbe présentée par corbeau n'est pas tout à fait rectiligne mais s'approche d'une fonction du premier degré (du type ax +b) correspondant à un arc droit simple. si tu mesures le travail nécessaire pour tendre un arc recurve (ou l'énergie potentielle accumulée par cet arc en fonction de l'allonge) tu auras une courbe plus ou moins rectiligne mais je suppose que dans le cas de ton travail il sera plus simple de garder une fonction la plus proche possible du premier degré. 

attention que ton peson te donnera sans doute une valeur en livres ou en kg qu'il faudra convertir en newton

pour ce qui est des pertes si tu ne disposes pas d'appareil de mesure il sera plus simple de les négliger mais dans tout les cas je te suggère de les lister dans ton travail en disant que tu n'as pu les apprécier (à moins que tu n'aies un chronographe) et que pour la suite du travail tu considères que le système (arc/flèche) travaille sans perte... A moins que tes professeurs soient des balisticiens ils devraient accepter ce genre de limite pour un travail de fin de lycée (si j'ai bien compris le cadre de ce travail)

Si tu connais la vitesse de la flèche et sa masse tu peux calculer son énergie cinétique et en comparant les valeurs (travail nécessaire pour armer l'arc et énergie cinétique de la flèche) tu peux estimer les pertes. Bien sûr la mesure de la vitesse de la flèche doit se faire à la sortie de l'arc ...

de toute façon dans l'optique de ton travail il est vrai que si tu tends toujours l'arc de la même manière et que tu utilises des flèches identiques ton tir sera constant et tu auras toujours la même énergie dans ta flèche et donc normalement le point d'impact sera chaque fois identique (sauf que dans la vraie vie d'archer l'allonge n'est pas toujours identique, le bras d'arc pas toujours aussi stable et j'en passe et des meilleures)

n'hésite pas à poser des questions si certains truc ne te semblent pas clair.

Edited by bigfoot

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Il y a 10 heures, Corbeau a dit :

Pas si facile à expliquer en fait. En augmentant le band, la courbe se décale légèrement vers le haut du fait de la précontrainte et du changement des angles de forces.

Mais si on se fie au modèle mathématique de Bob Kooi, la force maxi augmente finalement assez peu quand le band augmente :

influence_band.jpg

si je me souviens bien la différence est plus pertinente en terme d'énergie cinétique rendue au projectile mais là aussi ce n'est pas forcément facile à mettre en évidence, sauf si on dispose d'un chronographe et d'un archer hyper constant ... en faisant bien sûr des mesures assez nombreuses pour obtenir des moyennes reproductibles

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Il y a 12 heures, bigfoot a dit :

si je me souviens bien la différence est plus pertinente en terme d'énergie cinétique rendue au projectile

Oui, a priori parce que l'énergie potentielle augmente un peu (la base du quasi-triangle est plus grande, donc l'aire aussi).

Il y a 13 heures, bigfoot a dit :

pour la formule mais il vaut mieux l'exprimer selon la notation classique : W = F.e avec W en joules, F en newton, et e en mètre

Oui, c'est une formule générale applicable à F constante. Mais c'est faux pour une flèche car F varie au cours de la poussée, c'est pourquoi on s'intéresse à l'aire.

D'accord pour les unités, je les ai utilisées dans l'exemple de calcul fourni.

Il y a 13 heures, bigfoot a dit :

attention que ton peson te donnera sans doute une valeur en livres ou en kg qu'il faudra convertir en newton

F (en N) = m (kg) x g (m/s² ou N/kg) avec la constante de gravitation g = 9,81 m/s² ou N/kg

Pour Nicolas, il suffit de multiplier la masse fournie par le peson par 9,81 pour avoir la force en N.

Une très petite approximation consiste à considérer que 1 kg correspond à une force de 1 daN = 10 N.

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Alors avant tous, merci beaucoup pour m'avoir répondu et aidé! 

Ce que je n'ai pas précisé c'est que mon job dans ce tpe c'est d'expliquer comment on obtient la vitesse de la flèche. Comment je peux obtenir ce vecteur vitesse. Ce dernièrs qui devrait idéalement être constant pour faciliter la tâche de mon collègue qui s'occupe de la balistique. 

Si j'ai donc bien tout compris, je devrais dire que d'après la courbe force allonge que m'a donné corbeau, je suis en mesure de connaître l'énergie emmagasinee, avec celle ci je peut connaître l'énergie cinétique qui ne serait pas trop différente si je néglige toutes les pertes. Et avec mon énergie cinétique et une masse de flèche, je peux connaitre la vitesse de ma flèche! 

V=\/(2E):m

 

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Le 19/02/2017 à 15:16, Nicolas.RoG a dit :

Alors avant tous, merci beaucoup pour m'avoir répondu et aidé! 

Ce que je n'ai pas précisé c'est que mon job dans ce tpe c'est d'expliquer comment on obtient la vitesse de la flèche. Comment je peux obtenir ce vecteur vitesse. Ce dernièrs qui devrait idéalement être constant pour faciliter la tâche de mon collègue qui s'occupe de la balistique. 

Si j'ai donc bien tout compris, je devrais dire que d'après la courbe force allonge que m'a donné corbeau, je suis en mesure de connaître l'énergie emmagasinee, avec celle ci je peut connaître l'énergie cinétique qui ne serait pas trop différente si je néglige toutes les pertes. Et avec mon énergie cinétique et une masse de flèche, je peux connaitre la vitesse de ma flèche! 

V=\/(2E):m

 

ouais bon ce serait hélas trop simple ....

si tu connais l'énergie emmagasinée dans l'arc et que tu estimes (ou néglige) les pertes tu peux faire une approximation de la vitesse de la flèche, car celle-ci sera influencée par de nombreux paramètres :

sa masse (propulsée avec un même arc, une flèche trop légère emmagasine moins d'énergie qu'une flèche plus lourde)

de son empennage, (la surface de celui-ci va occasionné des frottements plus ou moins importants)

de l'angle que fait la flèche sur la joue d'arc par rapport à la direction de poussée de la corde (mais je suppose que tu pars d'un arc de tir fita normal)

du spine de la flèche 

etc....

en fait il faudrait que tu nous en dise un peu plus sur l'arc ....

je ne comprend pas bien ta formule ? il me semble que si tu connais l'énergie transmise à la flèche (qui va devenir de l'énergie cinétique), la vitesse sera obtenue par la racine carrée de 2e/m

 

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Il y a 4 heures, bigfoot a dit :

je ne comprend pas bien ta formule ? il me semble que si tu connais l'énergie transmise à la flèche (qui va devenir de l'énergie cinétique), la vitesse sera obtenue par la racine carrée de 2e/m

 

J'imagine que V(...) est une manière d'écrire "racine carrée" et que cette formule exprime bien ce que tu dis.

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Pour ce qui est de mesurer la vitesse d'une flèche , il y a peut-être moyen de te rapprocher d'un club ou d'une archerie pour avoir accès à l'appareil qui va bien ;) . Ou il me semble que dans le document que je t'ai envoyé il y a de quoi en bricoler un ;)

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Le 22/02/2017 à 08:47, bigfoot a dit :

si tu connais l'énergie emmagasinée dans l'arc et que tu estimes (ou néglige) les pertes tu peux faire une approximation de la vitesse de la flèche, car celle-ci sera influencée par de nombreux paramètres :

sa masse (propulsée avec un même arc, une flèche trop légère emmagasine moins d'énergie qu'une flèche plus lourde)

 

et bien je vais partir d'une masse de flèche constante. probablement celle de mon père comme ce sont les seuls éléments sur lesquelles je peux réellement me baser.

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Il y a 22 heures, MarcoP0l0 a dit :

 

J'imagine que V(...) est une manière d'écrire "racine carrée" et que cette formule exprime bien ce que tu dis.

oui c'est bien ça ^^ c’était ultra moche de l’écrire ainsi mais oui je voulais dire racine carré

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Il y a 19 heures, tangent a dit :

Pour ce qui est de mesurer la vitesse d'une flèche , il y a peut-être moyen de te rapprocher d'un club ou d'une archerie pour avoir accès à l'appareil qui va bien ;) . Ou il me semble que dans le document que je t'ai envoyé il y a de quoi en bricoler un ;)

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 ;)

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