Vol prabolique altitude

[sami134]

bjr j une question importante que je me pose ainsi que mes profs et je ne trouve la réponse nulle part je me demande pourquoi le vol commence sa montée au bout de 6000m et pas avant ou après
j'aimerais bcp recevoir de l'aide svp

[siger]

bonjour

oui?

avec (quelques!) details ce serait sans doute plus simple de comprendre ton probleme.......

[sami134]

en fait le vol parabolique est en palier (en mode horizontal ) jusqu'à 6000 m puis il monte jusqu'à 8500 m et redescend et est re en palier à 6000M et entre 7500m et 8500 m les passagers de l'avion sont en apesanteur [img]novespace[/img]

[paquito]

Lorsque l'avion atteint 8500, il décroche et se met en chute libre; à l'intérieur, les passager, aussi en chute libre ont l'impression d'être en apesanteur;expérience qui durera aussi longtemps que l'avion ne sera pas freiné par la résistance de l'air; cela explique une altitude élevée et pour des raisons de sécurité, il vaut mieux aussi que l'avion décroche à 8500 m, plutôt qu'à 6000 m.
Conclusion: les expériences d'apesanteur en avion sont d'autant plus longues que l'air est raréfié, donc que l'altitude est grande.
De plus, lorsqu'il est en chute libre, l'avion décrit une trajectoire parabolique (en négligeant la résistance de l'air).

[dmbiscorn]

Lorsque l'avion atteint 8500, il décroche et se met en chute libre; à l'intérieur, les passager, aussi en chute libre ont l'impression d'être en apesanteur;expérience qui durera aussi longtemps que l'avion ne sera pas freiné par la résistance de l'air; cela explique une altitude élevée et pour des raisons de sécurité, il vaut mieux aussi que l'avion décroche à 8500 m, plutôt qu'à 6000 m.
Conclusion: les expériences d'apesanteur en avion sont d'autant plus longues que l'air est raréfié, donc que l'altitude est grande.
De plus, lorsqu'il est en chute libre, l'avion décrit une trajectoire parabolique (en négligeant la résistance de l'air).

Salut,

Tu es sûr de ça ?
Je serais plutôt partant pour dire qu'il a une trajectoire parabolique "contrôlée" et qu'il n'est pas en décrochage.

Le décrochage, AMHA, ne genère pas d'apesanteur.

Bonne journée.

[paquito]

Salut,

Tu es sûr de ça ?
Je serais plutôt partant pour dire qu'il a une trajectoire parabolique "contrôlée" et qu'il n'est pas en décrochage.

Le décrochage, AMHA, ne genère pas d'apesanteur.

Bonne journée.

lance un caillou en l'air, tu verras qu'il a une trajectoire parabolique;même chose avec un jet d'eau
tant que la résistance de l'air n'est pas trop forte.
Si tu prends un astronaute dans un satellite , le satellite est uniquement soumis à la pesanteur et l'astronaute aussi et dans le satellite l'astronaute n'est soumis à aucune force, donc relativement au satellite, l'astronaute n'est soumis à aucune force et dans son habitable, il est en apesanteur.
Je ne te demande pas de comprendre pourquoi le satellite est en chute libre!

Le cas de l'avion est très connu (décrochage veut dire se mettre en chute libre); c'est toujours la même raison; l'avion et les passagers ne sont plus soumis qu'à une seule force: la pesanteur et donc par rapport au référentiel que constitue l'avion, les passagers sont en apesanteur.

Sinon, je crois que le décrochage que tu vas faire en physique va entraîner une chute libre de tes notes :ptdr:

[dmbiscorn]

lance un caillou en l'air, tu verras qu'il a une trajectoire parabolique;même chose avec un jet d'eau
tant que la résistance de l'air n'est pas trop forte.
Si tu prends un astronaute dans un satellite , le satellite est uniquement soumis à la pesanteur et l'astronaute aussi et dans le satellite l'astronaute n'est soumis à aucune force, donc relativement au satellite, l'astronaute n'est soumis à aucune force et dans son habitable, il est en apesanteur.
Je ne te demande pas de comprendre pourquoi le satellite est en chute libre!

Le cas de l'avion est très connu (décrochage veut dire se mettre en chute libre); c'est toujours la même raison; l'avion et les passagers ne sont plus soumis qu'à une seule force: la pesanteur et donc par rapport au référentiel que constitue l'avion, les passagers sont en apesanteur.

Sinon, je crois que le décrochage que tu vas faire en physique va entraîner une chute libre de tes notes :ptdr:

Merci de t’inquiéter pour mes notes, mais ça fait un bon moment qu'elles se sont transformées en chiffres en bas d'une feuille de salaire (notamment avec les avions...).

Concernant le vol parabolique, tu as très certainement raison. Cependant comment expliquer que pousser sur le manche d'un avion sans le mettre en "décrochage" permette de créer une "apesanteur" ?
Video

Je le répète, pour moi l'avion n'est pas en décrochage, mais le fait de pousser sur le manche vise à "annuler" la portance. Ce n'est pas parceque la portance est nulle que les filets d'air décrochent sur l'aile.

J'en profite pour te dire qu'il est dommage de retrouver autant de véhémence dans ta réponse, sachant que je nous sommes ici pour discuter et non pour montrer une quelconque supériorité.

[paquito]

Merci de t’inquiéter pour mes notes, mais ça fait un bon moment qu'elles se sont transformées en chiffres en bas d'une feuille de salaire (notamment avec les avions...).

Concernant le vol parabolique, tu as très certainement raison. Cependant comment expliquer que pousser sur le manche d'un avion sans le mettre en "décrochage" permette de créer une "apesanteur" ?
Video

Je le répète, pour moi l'avion n'est pas en décrochage, mais le fait de pousser sur le manche vise à "annuler" la portance. Ce n'est pas parceque la portance est nulle que les filets d'air décrochent sur l'aile.

J'en profite pour te dire qu'il est dommage de retrouver autant de véhémence dans ta réponse, sachant que je nous sommes ici pour discuter et non pour montrer une quelconque supériorité.

Désolé, j'ai tenté de faire de l'humour, mais c'est un peu lourd!

Je crois que mon histoire de décrochage n'explique pas bien les choses. Pour moi décrochage voulait dire soumis uniquement à la pesanteur, mais c'est assez brutal!
Sinon, si on est pas trop loin de la terre, un objet lâché avec une vitesse initiale suit une trajectoire parabolique d'autant meilleure que l'on peut négliger la résistance de l'air et dans un laps de temps
pas top long (un obus par exemple).
Donc, quand l'avion arrive à 8500 m avec une vitesse réduite, on coupe tout et la seule force non négligeable qui s'exerce sur lui est la pesanteur; à l'intérieur de l'habitacle les passagers sont soumis exactement à la même force et sont en apesanteur.
Ce phénomène ne peut pas durer très longtemps car l'avion prend vite de la vitesse, la résistance de l'air augmente et il ne faut pas se mettre dans une situation délicate.
Je ne connais pas les données techniques, mais ce qui est sûr, c'est chute libre avec la résistance de l'air négligeable et donc une trajectoire parabolique pendant le temps de l'expérience (15 secondes).
Bien sûr, c'est mieux dans un satellite!

Bonne fin de journée.

[Black Jack]

Ce n'est pas à partir du "sommet" de la trajectoire, que les passagers sont en état de sensation d'apesanteur.

La phase de "sensation" d'apesanteur est en partie pendant la montée et en partie pendant la descente.

Un topic en parlant un peu ici : http://www.maths-forum.com/vol-parabolique-161900.php
*****
Il ne faut pas penser que pendant cette phase (apesanteur) les moteurs de l'avion de travaillent plus.

Pendant cette phase, la poussée des moteurs est ajustée en permanence pour juste vaincre les forces de frottement air-avion et l'assiette est aussi en permanence ajustée... pour que l'avion suive au mieux la trajectoire qu'il aurait en chute libre (et donc sans frottement ou portance).

*****

Mais cela ne répond pas à la question posée, soit pourquoi l'altitude de début et fin de telle trajectoire est aux environs de 6000 m

Une suggestion qui vaut ce qu'elle vaut :

Si un incident de moteur(s) intervient lors de la phase de redescente, il faut pouvoir redresser l'avion avant qu'il ne se crashe (et cela avec moteur défectueux), il faut donc une altitude minimum pour y arriver.

Si un incident de dépressurisation intervient lors de la phase en "apesanteur", il faut que les passagers puissent continuer à respirer un tant soi peu (difficile de mettre des masques à oxygène si on se retrouve cul par dessus tête au moment de l'incident).
Il faut donc prévoir une altitude max de la trajectoire pour que cela soit réalisable.

Ces 2 contraintes imposent les altitudes min et max de la trajectoire "normale" ... et cela correspond alors (peut-être) aux vols tel qu'on les connaît.

:zen:

[paquito]

J'ai pris des renseignements; on ne peut pas parler en fait de vol parabolique; on est beaucoup trop loin de la terre et l'avion, comme tout objet céleste décrit une hyperbole( pas conseillé ) ou une ellipse; tous les satellites décrivent une ellipse avec une vitesse qui a été soigneusement contrôlée.
si on lance un satellite pas assez vite, il va décrire un arc d'ellipse qui après avoir atteint un sommet à x km de la terre va retomber sur terre.
C'est le sommet d'un de ces arcs d'ellipse "manqués" que l'on va faire parcourir à l'avion pendant une 20° de secondes pour créer l'apesanteur comme dans un satellite; c'est rusé et le sommet de la trajectoire sera à 8500 m du sol. Donc, c'est soigneusement calculé!!
Le lien:

http://fr.itweb.tv/Comment-etre-en-apesanteur-sur-Terre-_v1424.html

[Black Jack]

Peu importe, la distinction, dans le cas de ces vols, entre l'arc de parabole et l'arc d'ellipse n'est pas pratiquement utile.

On trouve un arc de parabole en considérant la Terre plate et donc la force pesanteur sur l'objet (avion ou passager) ayant en permanence la même direction pendant la phase "d'apesanteur"

La Terre étant sphérique, la direction de la pesanteur change en cours de vol (car elle pointe vers le centre de la Terre), et en tenant compte de cela, on trouve un arc d'ellipse.

Soit, cependant si on estime la variation d'angle du vecteur pesanteur sur la durée de la phase "d'apesanteur" de ces vols, c'est de l'ordre de 0,04° (si je ne suis pas trompé dans mon estimation)

Il n'y a donc qu'une différence des plus infimes entre l'arc de parabole et l'arc d'ellipse pendant la phase d'apesanteur de tels vols.

Cette différence est probablement négligeable devant les imperfections de la trajectoire dues au pilotage (pour corriger les effets des frottements et maintenir l'assiette), aussi précis soit-il

Donc, je veux bien qu'on dise "vol elliptique" mais en gardant en tête que l'arc d'ellipse concerné ne diffère de l'arc de parabole de quasi rien du tout (en se limitant bien entendu aux 20 secondes de phase en soit-disant apesanteur).

Cela ne change évidemment rien au problème, si ce n'est de complexifier les calculs (plus simples avec un arc de parabole qu'un axe d'ellipse) sans amélioration "sensible" du ressenti d'apesanteur.
*****

Ce n'est pas, à mon sens, cela (elliptique ou parabolique) qui impose les 8500 m d'altitude max.

On pourrait très bien avoir un vol parabolique (ou elliptique) avec une autre altitude max, il suffit pour cela d'adapter la vitesse et/ou l'angle du début de la phase d'apesanteur.

On peut lancer un caillou en l'air avec une vitesse initiale quelconque et une angle quelconque avec le sol ... hors frottement, toutes les trajectoires correspondent à des arc de paraboles si on considère g de direction constante et à des arcs d'ellipses si on tient compte de la rotondité de la Terre. (si la vitesse initiale ne dépasse pas la vitesse de libération de l'attraction terrestre, mais là, il faut être très costaud :ptdr: ).

:zen:

[Black Jack]

Peu importe, la distinction, dans le cas de ces vols, entre l'arc de parabole et l'arc d'ellipse n'est pas pratiquement utile.

On trouve un arc de parabole en considérant la Terre plate et donc la force pesanteur sur l'objet (avion ou passager) ayant en permanence la même direction pendant la phase "d'apesanteur"

La Terre étant sphérique, la direction de la pesanteur change en cours de vol (car elle pointe vers le centre de la Terre), et en tenant compte de cela, on trouve un arc d'ellipse.

Soit, cependant si on estime la variation d'angle du vecteur pesanteur sur la durée de la phase "d'apesanteur" de ces vols, c'est de l'ordre de 0,04° (si je ne suis pas trompé dans mon estimation)

Il n'y a donc qu'une différence des plus infimes entre l'arc de parabole et l'arc d'ellipse pendant la phase d'apesanteur de tels vols.

Cette différence est probablement négligeable devant les imperfections de la trajectoire dues au pilotage (pour corriger les effets des frottements et maintenir l'assiette), aussi précis soit-il

Donc, je veux bien qu'on dise "vol elliptique" mais en gardant en tête que l'arc d'ellipse concerné ne diffère de l'arc de parabole de quasi rien du tout (en se limitant bien entendu aux 20 secondes de phase en soit-disant apesanteur).

Cela ne change évidemment rien au problème, si ce n'est de complexifier les calculs (plus simples avec un arc de parabole qu'un axe d'ellipse) sans amélioration "sensible" du ressenti d'apesanteur.
*****

Ce n'est pas, à mon sens, cela (elliptique ou parabolique) qui impose les 8500 m d'altitude max.

On pourrait très bien avoir un vol parabolique (ou elliptique) avec une autre altitude max, il suffit pour cela d'adapter la vitesse et/ou l'angle du début de la phase d'apesanteur.

On peut lancer un caillou en l'air avec une vitesse initiale quelconque et une angle quelconque avec le sol ... hors frottement, toutes les trajectoires correspondent à des arc de paraboles si on considère g de direction constante et à des arcs d'ellipses si on tient compte de la rotondité de la Terre. (si la vitesse initiale ne dépasse pas la vitesse de libération de l'attraction terrestre, mais là, il faut être très costaud :ptdr: ).

:zen:

[paquito]

Problème du satellite:

On considère la terre comme un point matériel:
on veut lancer un satellite dans l'espace, la résistance de l'air étant négligée;
à chaque altitude a correspond une vitesse v(a) très précise;
pour toute valeur a suffisamment grande correspond une vitesse v(a);
pour toute valeur a correspond une vitesse v(a) tel que la trajectoire soit une ellipse;
pour a =8500 m correspond une valeur v(a);
Soit E l'ellipse correspondante; cette ellipse ne fera même pas une révolution:
par contre, l'avion peut suivre pendant quelques secondes la trajectoire elliptique au voisinage de son sommet et créer dans l'habitacle la pesanteur.
Il est clair que l'arc d'ellipse décrit par l'avion est proche d'un arc de parabole;
toutefois, on ne peut absolument pas parler de vol parabolique, ça détruit la vraie démarche et c'est archi-faux.
C'est beaucoup plus subtil que ça n'en a l'air et il ne faut pas dire de conneries; C'est sûr qu'une figure ferait bien l'affaire!

[Black Jack]

Mais non ce n'est pas archi faux.

Il n'y a jamais rien de strictement rigoureux dans la résolution théorique d'un problème concret en Physique... Et cela est beaucoup trop souvent oublié.

D'ailleurs l'ellipse n'est pas non plus la trajectoire parfaite, ce ne serait vrai que si la Terre était le seul astre dans l'univers et si elle était parfaitement à répartition de masse sphérique.

Il va sans dire que la lune, mais aussi Mars, Vénus ... exercent des forces sur l'avion et ses passagers, et la Terre n'est pas non plus parfaitement à répartition de masse et sphérique et ...

Tout cela et une infinité d'autres choses "déforment" la trajectoire théorique parfaite qui correspondrait à l'apesanteur (dans le référentiel de l'avion)

Le physicien est tout simplement incapable ... même avec tous les ordinateurs du monde à la rescousse de calculer la trajectoire parfaite à suivre.

Il doit alors, en fonction du problème à résoudre et de la précision utile des résultats à obtenir, juger des effets qui ont un effet "négligeables" et les écarter ensuite de l'étude.

Dans le cas actuel, soit le vol de quelques dizaines de secondes, aux vitesses indiquées, la déformation de la trajectoire due aux effets cités ci-dessus (et à ceux compris dans les ...) est extrèmement petite ...

Il reste à juger si c'est ou non admissible avec ce qu'on veut. (On ne cherche pas une apesanteur parfaite, impossible à atteindre, mais on essaie d'obtenir une micropesanteur ... telle que le "ressenti" soit très proche de l'apesanteur)

Pareillement, il faut estimer si l'erreur faite sur la trajectoire normalement parfaite en effectuant un vol parabolique permet de rester dans les limites qu'on s'est fixées (et que je ne connais pas) dans la "qualité" de l'apesanteur ressentie.

Et cette erreur de trajectoire est également très faible (comme l'étaient les erreurs dues en négligeant les effets de la lune, de Mars de ...)

Ce n'est donc pas "archi faux", physiquement parlant, de parler de vol parabolique, c'est à peine moins précis que parler d'un vol elliptique ... (qui n'est qu'une autre approximation du vol "parfait")

:zen:

[paquito]

Je suis en gros, d'accord avec toi, parler de vol parabolique n'est pas vraiment faux et est surement plus parlant que vol elliptique!
Toutefois, le problème est assez joli; on est d'accord que si l'avion suit une trajectoire satellitaire, à l'intérieur,les passagers seront en état d'apesanteur.
Considérons le problème simplifié par les physiciens: la Terre est assimilée à un point mathématique muni d'une masse M, ce qui est justifié; l'air n'existant pas! Notre avion st quelque part dans l'espace, assimilé à un point matériel A muni d'une masse m et d'une vitesse initiale v. Newton a prouvé que A décrivait une conique mais pas une parabole.
Reprenons le problème de la satellisation; Pour toute altitude a>0, il existe une vitesse v(a) qui permet théoriquement la satellisation et la trajectoire est une ellipse dont un foyer est le centre de la terre; c'est donc le cas pour a=8500 m.
Si l'altitude est trop faible et si on dessine la terre avec son rayon=6400 km, on se rend compte que l'avion va vite s'écraser sur terre.
Tous ces orbites qui ne font même pas un tour sont elles inutiles?
Non, car notre avion va suivre pendant une vingtaine de secondes cette orbite satellitaire et va créer à l'intérieur une apesanteur.
Ce qui est joli, c'est qu'une orbite suicidaire trouve finalement une utilité.

[Black Jack]

Ben oui, mais de nouveau on retombe sur ce que t'ai déjà dit.

Il est impossible de calculer l'orbite EXACTE pour être parfaitement en apesanteur.

Même les trajectoires des satellites ne sont pas parfaitement elliptiques, elles ne pourraient l'être que dans les conditions déjà dites, soit que l'astre parent soit parfaitement à répartition de masse sphérique et en l'absence de tous autres astres dans l'univers.

Ces conditions ne sont évidemment pas remplies, mais, dans la plupart des cas, l'influence sur la trajectoire due à ces conditions est suffisamment petite que pour pouvoir assimiler la trajectoire à une ellipse (même si on sait que l'ellipse n'est pas parfaite, on sait par exemple que la lune s'éloigne de la Terre, la quasi ellipse "grandit" au court du temps).

On ne peut évidemment pas, dans le cas des satellites, assimiler leur trajectoire (presque elliptique) à des arc de paraboles. On ne pourrait le faire, on acceptant une certaine marge d'erreur que pour de petites sections de la trajectoire.

C'est le cas du vol des avions mentionnés dans le topic. Le morceau d'arc de la phase d'apesanteur n'est qu'une portion infime de la trajectoire totale qu'il faudrait pour boucler tout le tour de la Terre (impossible ici, sinon crash mais c'est hors sujet).

Et donc dans les conditions spécifiques aux vols mentionnés dans ce topic, l'erreur faite, en assimilant la trajectoire à un arc de parabole au lieu de l'arc de la "presque ellipse" idéale pour être parfaitement en apesanteur, est minime.

Le résultat de cette "erreur" est que l'état d'apesanteur n'est que approché, mais de tellement près que l'expérience reste tout à fait acceptable.
***********

Newton a prouvé que A décrivait une conique mais pas une parabole.

Il n'y a pas de raison, je pense, pour que la trajectoire parabolique soit exclue des possibilités de trajectoires d'objets célestes.

Suivant les conditions du vecteur vitesse de l'objet par rapport à l'astre, la trajectoire aura une certaine excentricité.

Si l'excentricité est 1 , la trajectoire sera hyperbolique

Et si l'excentricité est = 1 , la trajectoire sera parabolique

On en parle un peu ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/Excentricit%C3%A9_orbitale
*****

Reprenons le problème de la satellisation; Pour toute altitude a>0, il existe une vitesse v(a) qui permet théoriquement la satellisation et la trajectoire est une ellipse dont un foyer est le centre de la terre; c'est donc le cas pour a=8500 m.

C'est également le cas pour n'importe quelle autre "altitude"

Il faut chercher ailleurs pourquoi les vols sont ce qu'ils sont.

Pour moi, c'est du aux possibilités de l'avion et à la sécurité.

:zen:

[sami134]

bon merçi pour ttes vos réponses qui m'ont aidé mais donc jpourrais avoir une réponse claire et concise svp

[paquito]

Pour une altitude donnée, si on considère la terre réduite à son centre de gravité et l'absence de toute autre force dont la résistance de l'air, on peut calculer la vitesse pour que l'objet suive une trajectoire de satellite. donc à une altitude de 8500 m correspond une vitesse telle que l'avion suive une ellipse dont le centre de la terre est un foyer; la vitesse nécessaire, vu l'altitude faible peut sans problème être atteinte par l'avion. cette trajectoire ne dure pas longtemps car si on dessine la terre avec ses 6400 km de rayon la trajectoire se trouve incluse dans la terre (crash obligatoire!); mais il reste un arc d'ellipse avec un sommet à 8500 m d'altitude; c'est une partie de cet arc d'ellipse que va décrire l'avion; il se trouvera alors comme étant uniquement soumis à la pesanteur donc ses passager seront,vis à vis de l'intérieur de l'avion comme étant en état d'apesanteur.
Pratiquement,l'avion, entre 6000 m et 7500 va rejoindre la trajectoire idéale; les moteurs vont servir à suivre cette trajectoire satellitaire et l'avion va suivre cette trajectoire elliptique pendant une bonne vingtaine de seconde jusqu'à redescendre à 7500 m; pendant ce laps de temps la vitesse verticale de l'avion vaut -10t, donc si on reste sur cette trajectoire, à partir du sommet, au bout de 20 s, il chute à la vitesse de720 km/h; donc il faut arrêter avant; dans la pratique, l'expérience d'apesenteur dure 25 s, ce qui n'est pas mal. quand l'avion est redescendu à 7500 m, les pilotes vont le remettre sur une trajectoire stable.
Quant à une trajectoire parabolique,c'est pour ceux qui n'ont rien compris!