Reprise du message précédent :

 
Très intéressant comme explication. Effectivement, là c'est nettement plus clair en modélisant correctement le problème

Ben on dirait bien que c'est ca ! le chiffre de mach 0,5 que j'avance n'est pas tres eloigne de la vitesse max donnee par le site de l'academie de reims...
 
C'est vraiment tres rapide ! =) J'aurais jamais cru ca...
 
@ ezzz : merci, mais je ne suis pas encore tres satisfait de cette explication...  En avancant pas a pas, c'est le seul scenario possible que j'ai pu imaginer. Il interprete les observations de ceux qui ont fait l'experience mais cette histoire de balle qui ressort de l'eau me chagrine un peu... C'est peut-etre juste que c'est contre-intuitif et donc difficile a imaginer.
 
Si quelqu'un a du temps a passer pour essayer de mettre cela en equation, ca m'interesse !

En fait, la modélisation par une onde me plait bien
 
Par contre il y a quelques points qui me chagrinent :  
- comment la pression augmente t'elle ? et de quelle valeur ? Cette valeur est indépendante de la bille à priori, non ?  
- Il y a donc une augmentation de la poussée d'Archimède (induite par l'augmentation de pression). Mais l'inertie de la bille ne va t elle pas 'retarder' cette action de la pression ? Et on assisterait donc à un enfoncement relatif de la bille, non ? S'en suivrait un phénomène oscilatoire comme tu le décris, mais pourquoi la bille serait d'abord expulsée hors de l'eau ?

 
A t0, l'acceleration prend instantanement une valeur a_max. Le fond du tube va commencer a "monter". L'eau qui est au dessus va rester en place. La couche directement en contact avec le fond du tube va donc etre ecrasee entre l'eau qui est au dessus et le fond du tube qui monte. Le volume de cette couche d'eau va donc diminuer. L'eau etant hautement incompressible (incompressible ne veut pas dire pas compressible du coup en langage scientifique, que ce soit bien clair =), cette faible diminution de son volume va entrainer une augmentation importante de la pression. L'onde de pression est nee et va maintenant se propager.
 
C'est un peu comme l'effet du "coup de boutoir" bien connu des plombiers : quand tu fermes brusquement une vanne d'une canalisation dans laquelle circulait de l'eau, l'eau vient s'ecraser contre la vanne fermee et une onde de pression tres puissante va remonter le courant et peut parfois entrainer de gros degats sur les soudures.
 

 
La masse de la bille va en effet jouer son role : c'est a dire pour une force donnee (et donc ici une pression donnee, puisque la surface de contact de la bille est constante jusqu'a ce moment la), l'acceleration cree sera d'autant plus faible que la masse est importante. C'est la definiton meme de la masse inertielle ! (petit HS : Et il se trouve que cette masse inertielle est egale a la masse gravitationnelle avec une precision que nos experiences n'ont pas encore reussi a dejouer !)
 
Neanmoins, la masse, aussi grande soit-elle ne va pas inverser le sens de la force ! Elle va juste en attenuer les effets... Mais je pense avoir trouve l'explication. La balle ne va pas sortir de l'eau a proprement parler : elle va etre propulsee en dehors mais n'aura pas le temps de vraiment sortir, elle va vite se faire rattraper par le niveau d'eau qui est toujours en acceleration tres forte (comme le reste de la fusee). En fait, ce n'est pas la balle qui va retomber, c'est l'eau qui va la rattraper, et a grande vitesse ! (je sais, c'est juste une histoire de referentiel, mais ici j'essaye d'expliquer le phenomene
avec des mots...). C'est cette vitesse initiale qui va permettre a la bille de depasser son point d'equilibre et de s'enfoncer dans l'eau d'une certaine profondeur (qui peut etre tres importante), profondeur qui depend de la vitesse initiale d'entree dans le fluide, de la masse de l'objet, sa forme, la viscosite etc.
 
Voila pourquoi de loin et avec la precision temporelle de nos yeux, nous ne voyons pas le sursaut de la balle hors de l'eau, juste la deuxieme phase ou la balle s'enfonce dans l'eau. On a alors l'impression que la balle s'est enfoncee des le debut...
 
Voila, maintenant je suis satisfait de cette explication.

 
Erreur, c'est la compressibilite de l'eau qui explique le phenomene de "coup de boutoir", je sais de quoi je parle, j'ai ecrit et resolu les equations de ce phenomene en classe de meca flu en SPE. Toi tu dis juste ca parce que tu n'as pas "l'impression" que cela puisse se passer comme ca... Je te laisse deviner qui a raison ! =)
 
Le fait que l'eau soit faiblement compressible engendre une onde de pression puissante. Dans un fluide compressible comme l'air, ce phenomene n'a pas lieu. Sauf dans des ecoulements incompressibles ! (ne pas confondre fluides incompressibles et ecoulements incompressibles...)
 
Par exemple, un ecoulement d'air subsonique autour d'une voiture est un ecoulement incompressible, la divergence de la vitesse de l'air est nulle en tout point de l'ecoulement : l'air ne se dilate et ne se compresse pas =)
 
Par contre, dans un ecoulement supersonique autour d'un avion, l'ecoulement est compressible. Il se forme alors une onde de choc a l'avant de l'avion pendant tout le temps du vol supersonique. Dans cette onde de choc, l'air passe brutalement d'une pression normale et une tres forte pression en voyant son volume diminuer.

 
Pas amplifie ! Le tuyau ne va pas apporter d'energie a l'onde... il la prendrait ou cette energie ??
 
La seule chose que ce tuyau peut faire, c'est dissiper l'energie de l'onde. Comme tu dis, un tuyau en plastique va dissiper l'energie plus vite, tellement vite que ce phenomene ne sera pas observable. Un tuyau en cuivre va au contraire laisser l'onde se propager sur une grande longueur.
 
Tu confonds origine et effet. Ici l'origine c'est bien la compressibilite de l'eau. C'est cette propriete qui permet d'expliquer le phenomene. Elle engendre la creation d'une onde de pression qui se deplace a vitesse finie et qui sur son passage deforme le tuyau. Si l'eau etait incompressible, la vitesse de propagation de l'onde serait infinie !
 
 
 
Je ne vois pas le rapport entre le "coup de belier" et le systeme de refroidissement des detecteurs infrarouges utilises sur les telescopes.... Et il se trouve que je travaille dans un de ces telescopes (CFHT, un 3,6 m sur le Mauna Kea, qui peut justement etre equipe d'une camera infrarouge grand champ refroidie a l'azote liquide) donc si tu veux en discuter, je pourrai surement t'apporter des reponses =)
 
 
 
J'adore cette pompe hydraulique. C'est tres ingenieux et ca illustre a merveille le phenomene de "coup de belier" (que j'ai appele coup de boutoir par erreur)
 
 
 
Un capteur CCD infrarouge est un type particulier de photometre.

 
Qu'est-ce qui provoque le mouvement de retour de l'eau ? Une fois l'onde passee, c'est l'excedent de pression qui va repousser un peu l'eau pour faire revenir le pression dans le tuyau a sa valeur normale.
 
Lorsque l'onde se deplace (on va dire que l'eau se deplacait de la droite vers la gauche et que donc l'onde se deplace de la gauche vers la droite), la partie gauche, qui se trouve entre la vanne fermee et le front d'onde est a une pression tres superieure de la partie droite. Le front d'onde est la zone de discontinuite ou la pression passe d'une valeur a l'autre sur une tres sourte distance. Donc quand l'energie de l'onde a ete dissipee, il y a un leger reflux de l'eau de la gauche vers la droite qui reequilibre la pression. Ce n'est pas le tube qui reequilibre la pression. (bref, arrete d'essayer de pinailler, le tube n'a pas l'influence que tu penses sur le phenomene : si on pouvait imaginer un tube PARFAITEMENT rigide, le phenomene serat encore plus facilement observable, preuve que la deformation du tube ne participe pas a l'existence du phenomene. Je ne dis pas que cela n'a pas d'influence, je dis juste que cette condition n'est pas necessaire pour voir apparaitre un coup de belier.)
 
 
 
Cette interpretation est erronee comme je l'ai explique au dessus.
 
 
 
Bon ben la tu parles pour ne rien dire (a part discretement glisser dans la conversation que tu as des "connaissances"  dans le milieu )
 
Desole de te contredire mais les systemes utilises sur les gros telescopes sont beaucoup trop pointus pour etre simplement achetes a des entreprises exterieures... Notre systeme a ete concu en interne et vient tout juste de passer en phase operationelle (et il fait de jolies images deja : ici ). L'effet Peltier n'est pas envisageable pour des applications astro, il faut en effet que l'ensemble de l'instrument soit refroidi. Nous avons donc opte comme tout le monde pour l'azote liquide a -78 C. Cette temperature permet de faire baisser le bruit thermique a un niveau inferieur au bruit thermique de l'atmosphere.

 
Va falloir que tu me montres ou alors, parce que je ne vois vraiment pas ou je me contredis !
 
La rigidite ou la non rigidite du tube n'a rien a voir dans le phenomene. Le coup de belier a lieu que le tuyau soit fait dans l'acier le plus solide ou le plastique le plus mou. La seule difference c'est que dans le cas du plastique le phenomene est tres fortement attenue des le debut et ne sera pas visible macroscopiquement, il aura lieu sur une echelle trop courte pour etre apprehende par les sens humains. Il pourra juste etre enregistre par des instruments precis. Dans le cas de l'acier, le phenomene aura des consequences spectaculaires, incluant un gros "BANG" qui reveillerait un mort !
 
Si tu vois une contradiction la-dedans alors je ne peux plus rien faire pour toi, je n'arriverai pas a expliquer mieux que ca. Tant pis, je suis sur qu'un jour tu comprendras par toi-meme  

Où as tu vu que l'on donnait un coup de marteau au tube ?

c'est pas faux alors mais on pourrait supposer en premier approximation que c'est négligeable, non ?  
C'est bien assez compliqué comme ça  

ok
Donc de toute manière, ca tendrait à diminuer la pression de l'eau et donc à limiter d'autant la pression d'archimède et donc la bille s'enfoncerait d'autant plus ?
 
Enfin je sais plus, y en a pas deux qui sont d'accord. Alors si en plus on n'est plus d'accord sur les hypothèses...

Non en fait avec le post de Le proto, tout s'eclaire, il n'a tout simplement rien compris...
 
Ton exemple :
 

 
n'a absolument rien a voir avec le phenomene de coup de belier. Si tu veux comprendre ce phenomene, relie bien mes posts. J'espere que ca suffira pour que tu comprennes, moi, je ne peux rien faire de plus pour mieux te l'expliquer. Et je maintiens que le coefficient de compressibilite de l'eau est l'element crucial du "coup de belier" ! Tu fais la meme experience avec du mercure, tu n'obtiendra pas la meme vitesse de deplacement de l'onde de choc, ni la meme hausse de pression... La nature du tube n'interviendra quant a elle que sur la longueur sur laquelle se de placera l'onde de choc avant de s'evanouir.

Et bien, mon petit probleme de flotteur amene bien des interrogations !!
Si je te suis bien Ektoplasme, çà signifie dans mon cas que pour limiter l'effet de l'onde de choc et donc un enfoncement du flotteur non souhaité, il faut que j'utilise un tube "souple" genre soufflet /coude de paille (en plus grand bien sur !)

Salut à tous,
 
Je me suis penché sur la question et j'ai fait une expérience de mon coté. Je voudrais que les expérimentateurs qui ont déclaré que le flotteur coule prennent le temps de décrire précisémment leur dispositif expérimental, notamment le flotteur. Je voudrais qu'ils répondent à la question: à votre avis, votre flotteur est il incompressible ?
 
et Zou

autant que le tube

Hmmm, laissons de coté le reste du dispositif, ne parlons que du flotteur. Vous savez tous que la pression hydraustatique est proportionnelle au champ d'accélération. Si la pression autour du flotteur augmente:
- soit le flotteur est quasi-incompressible et rien ne se passe,
- soit le flotteur est compressible, il voit alors son volume diminuer jusqu'à l'équilibre des pressions. Dans ce cas, sa masse volumique augmente et peut ainsi passer au-dessus du seuil de la masse volumique de l'eau.
 
Ca permettrait de comprendre pourquoi certains expérimentateurs disent que le flotteur coule (cas flotteur compressible) alors que d'autres disent que non (cas flotteur incompressible). Je ne pense pas que le phénomène d'onde de pression dans l'eau soit l'explication adaptée ici (je ne dis pas que l'explication est fausse).

 
Très intéressant ça. Tu pourrais nous en dire un peu plus ?

Soit un fluide homogène incompressible qui remplit un récipient fermé et indéformable. Le fluide est initialement au repos, puis soumis à un champ d'accélération uniforme g(t).
 
Acceptez vous l'affirmation suivante: Quelle que soit la fonction g(t), le fluide reste au repos.
 
Edit: je viens de penser à une expérience très facile à faire. Il suffit de prendre comme "flotteur" de l'huile alimentaire (densité 0.9). Comme l'eau, l'huile est quasi-incompressible. Prenez une bouteille d'eau minérale, completez son volume avec de l'huile, fermez. Attendez un peu pour avoir deux phases bien distinctes. Ensuite, appliquez comme bon vous semble une accélération vers le bas. Ca peut être soutenu ou un choc. Qu'observez vous ? L'huile ne bouge pas. Je pense que le flotteur ne coule que s'il est compressible.

 
 
C'est faux, tu ars d'hypotheses fausses : l'eau et l'huile sont compressibles. L'huile est moins compressible que l'eau.
 
Le coefficient de compressibilite isentropique de l'eau est de 5.10^-7 Pa^-1. Alors tu vas me dire c'est faible ! Et je te reponds, faible par rapport a quoi ??
 
En gros ce coefficient dit qu'une variation de volume de 1% entraine une variation de pression de 0,2 bars... j'imagien que ce chiffre est beaucoup moins eleve que celui auquel tu t'attendais ?
 

 
C'est faux. Le gradient de pression a l'interieur est directement proportionnel a g. Le fluide ne peut donc pas etre au repos si g depend du temps. Que tu le veuilles ou non, la masse volumique de l'eau varie avec la pression.
 

 
Non, ce n'est pas vrai, un flotteur incompressible et indeformable peut couler. Je l'ai deja explique dans mes post precedents. C'est son inertie qui va lui permettre de penetrer dans l'eau avec une vitesse initiale et donc de s'enfoncer un peu avant de rejoindre sa position d'equilibre.

Ektoplasme,
 
Concernant ta critique du mot "incompressible", je n'ai fait qu'adopter ton propre vocabulaire, puisque tu as dit plus haut: "L'eau etant hautement incompressible (incompressible ne veut pas dire pas compressible du coup en langage scientifique, que ce soit bien clair =) (...)". Note que tu as dit "hautement", mais pas moi.
 
Tu dis que le fluide ne peut pas être au repos si g dépend du temps. C'est vrai pour un fluide compressible. Pour un fluide incompressible (ce qui est biensur une approximation, et patati, et patata), c'est faux. La pression s'adapte instantannément (comprendre: en un temps égal au temps nécessaire au son pour traverser la bouteille) à g(t) pour assurer le repos. Dans ce que tu dis, tu parles de phénomène dont le temps caractéristique est de l'ordre du millième de seconde. Fredter parle d'une expérience qu'il mène avec le mouvement de ses bras. Je ne dis pas que ta science est fausse, je dis que ce n'est pas ce que tu dis qui explique ce que Fredter observe.
 
As tu fait l'expérience ?

 
Tu n'as donc pas compris ce que j'ai explique. L'effet que j'ai decrit avec l'onde qui remonte et qui fait sortir la bille est comme je l'ai deja dit et comme tu le repetes un effet tres rapide, invisible macroscopiquement quand tu fais l'experience avec tes mains.
 
Je me cite au cas ou tu en douterais :
 

 
Nous en sommes donc la, l'onde ne va pas faire sortir la balle de l'eau (le phenomene est trop rapide pour ca. Mais par contre, pendant un cours instant (disons un millieme de seconde comme tu dis, mais moi je dirai encore moins. Mais pas de reponse definitive le calcul de se temps n'est pas trivial du tout) la fusee sera en forte acceleration 300 g alors que la balle sera en "chute libre" (c'est a dire acceleree uniquement par l'atmosphere). 300 g pendant 1 millieme de seconde, cela nous donne une vitesse initiale de rentree dans l'eau de 3 m/s !! (en ordre de grandeur, on va pas chipoter)
 
Je peux t'assurer qu'une bille de quelques centimetres de diametre qui entre dans l'eau avec une vitesse de 10 kilometre/heures va s'enfoncer de quelques centimetres. Le calcul est simple a faire mais inutile si nous voulons des resultats qualitatifs comme c'est le cas ici.
 

 
Oui, et elle confirme ce que je pense : dans une centrifugeuse en regime permanent la bille reste a sa position initiale.
 
Et avec les mains, le regime transitoire est parfois visible macroscopiquement (la bille s'enfonce vraiment pendant quelques instants avant de revenir a sa position initiale. (et pourtant l'acceleration qu'on peut esperer fournir avec les mains est de quelques g max alors qu'on atteint 300g dans la fusee  , l'effet n'y sera que decuple))

J'ai bien compris ton explication. Suppose qu'il n'y a pas qu'une bille, mais une multitude, ou carrément un autre fluide (huile par exemple) ; il s'agit alors simplement de l'instabilité de Richtmyer-Meshkov. Je vais le dire pour la dernière fois: ce que tu décris existe, mais je ne pense pas que ça explique ce que Fredter observe en bougeant son éprouvette avec ses mains. Pour le moment, les valeurs numériques de la fusée ne m'intéressent pas, je veux d'abord comprendre pourquoi nous n'observons pas tous la même chose à l'échelle de ces petites expériences.
 
J'attends que Fredter nous en dise plus sur son expérience. Dans ce qu'il a écrit, il a l'air de dire que ça coule beaucoup juste avec le mouvement de ses bras. Moi je n'observe absolument rien, après moult tentatives.

He bien chez moi ca bouge beaucoup aussi (dans certaines conditions bien sur). Ca bouge beaucoup quand la masse volumique de l'objet est proche de celle de l'eau. Avec un bouchon en liege, ca ne bouge pas beaucoup.
 
Modifie les parametres de ton experiences, tu verras, ca marchera. N'oublie pas que comme tu ne peux atteindre les 300g de la fusee, il faut que tu changes d'autres parametres pour t'approcher des conditions reelles.
 
Pour info, j'ai pris un oeuf de kinder surprise avec des pieces de monnaies a l'interieur pour atteindre la masse desiree

Moi aussi, au cours de mes expériences, j'ai utilisé un flotteur avec une masse volumique très proche de celle de l'eau. La preuve: lorsque je le soulève de 5mm de sa position d'équilibre, il coule d'au moins 5 cm, ensuite il ne remonte pas vite (plusieurs secondes). Par contre, ce flotteur était "assez incompressible": il s'agit d'objet en plastique plein, lesté par des trombones. A mains nues, je n'arrive pas à comprimer cet objet en plastique.
 
Pour ton flotteur, tu me dis qu'il a une masse volumique très proche de celle de l'eau, très bien. Dans ce cas, une très petite diminution de son volume fera passer sa masse volumique au-dessus de celle de l'eau. Je pense que l'oeuf Kinder est suffisamment compressible pour qu'on puisse observer ce phénomène.

Non je pense que tu t'egares la. L'oeuf kinder n'est pas deforme par la pression.
 
Et meme s'il l'etait, alors il devrait rester deforme et couler sans jamais remonter !
 
Je te le repete une derniere fois, cela n'est pas du a une quelconque deformation du flotteur.

L'expérience que j'ai pu faire à été réalisée avec un tube plastique rigide bouché par mon index !!!
Le flotteur lui était une petite fiole de sérum physioloque vide en plastique mou et bouchée a l'araldite.
Le diametre du tube etait quasi identique à celui du flotteur (<1mm) car je voulais en plus éviter que le flotteur tourne sur son axe vertical. J'avais aménagé a cet effet une sorte de guide...
Le volume d'eau était 1,5 fois le volume du flotteur.
=> il fallait que l'ensemble soit le plus petit et le plus leger possible
Le flotteur s'enfoncait sans probleme...
J'ai essayé, après les différentes remarques de ce topic, avec une bouteille d'eau totalement pleine et une bille d'argile. Bien qu'ayant une flottaison limite, elle ne s'est jamais enfoncée beaucoup... 1 a 2 cm maximum mais elle s'est enfoncée quand même.
 
@EKtoplasme : a bien y réfléchir je pense que tu as donné la meilleure explication du phénoméne. Il existe surement de nombreux parametres qui font que le flotteur coule mais le principal est la force d'inertie du flotteur en début d'accélération.

Bon, dans ce cas, je baisse les bras. Ektoplasme a peut-être donné la bonne explication et je me suis peut-être trompé. Ce que je regrette, c'est de ne pas voir par moi-même ce phénomène que vous voyez pourtant. Fredter, tu parlais d'une vidéo... peux tu la mettre en ligne stp ?

 
Une vidéo serait une bonne idée en effet