Discussion:Quantité de mouvement

quantité de mouvement et relativité

Je ne suis pas sûr de la présentation convenable du lien entre l'impulsion-énergie et la translation. L'invariance par translation d'espace-temps mène à la conservation de l'énergie-impulsion du système isolé, dans un référentiel d'inertie donné... mais en plus le carré scalaire du quadrivecteur est un invariant lors des changements de référentiel d'inertie (et non seulement une translation), lors de TSL.Pickwick 5 avril 2006 à 20:28 (CEST)

Modification du niveau d'avancement

J'ai passé l'article en avancement niveau A, compte tenu des apports effectués. Toutefois il reste de nombreuses chose à faire: ajout d'illustrations, de références plus précises, compléments sur la notion de quantité de mouvement du champ électromagnétique, etc.

--Utilisateur:Sguerin le 22 décembre 2012 à 12:03 (CET)

Portance d'une aile

Bonjour à tous, et merci pour cet article de salubrité publique. J'y ai ajouté un § sur la portance d'une aile. Je vais rechercher des exemples donnant la masse d'air déviée par exemple par un Airbus (par seconde). Il faudrait aussi que j'indique un document où est effectuée le calcul de la traînée d'un corps par la variation de la quantité de mouvement horizontal du fluide (cette méthode se généralisant). Peut-être aussi pourrait-on évoquer l'utilisation erronée des mêmes quantités de mouvement en aérodynamique, ce qui crée une aérodynamique collisionnelle, utilisation erronée des principes de Newton qui a encore cours parmi les professeurs de Physique (pour les facilités qu'elle offre), ceci bien que Newton la réservait au fluides raréfiés (où elle est effectivement valable et, d'ailleurs, utilisée). Amicalement, Bernard de Go Mars (discuter) 8 janvier 2020 à 11:49 (CET)

Attention, wikipedia n'est pas un recueil d'exercices ni un livre d'enseignement. Cdt Lylvic (discuter) 8 janvier 2020 à 12:41 (CET)*

Est-ce à dire, cher Lylvic, que tu trouverais ces apports inutiles ou même négatifs ? Je pensais même à parler du souffle de l'hélicptère qui est très parlant :

Amicalement, Bernard de Go Mars (discuter) 8 janvier 2020 à 16:00 (CET)

J'aurais tendance à rejoindre Lylvic : comme les forces sont directement liées aux quantités de mouvement, c'est toute la physique classique qui pourrait s'introduire comme exemples. Il me semble plus judicieux de ne garder comme exemples que les situations où la notion de force est inopérante ou a minima moins pratique : chocs et recul/fusée sont dans ce cas, on peut sans doute en ajouter quelques autres (déviation d'un bolide par un corps attracteur, peut-être, pas sûr). Ariel (discuter) 8 janvier 2020 à 16:40 (CET)

Merci pour cette opinion, cher Ariel. Je m'en tiendrai à vos opinions et surtout avec cet argument que la méthode des quantités de mouvement peut trouver un plein emploi dans des cas où les notions de force sont difficilement applicable. Sur ce dernier point, il faut d'ailleurs noter que le calcul de la poussée d'une fusée par les quantités de mouvement (calcul que je nomme "la méthode externe") peut être vérifiée en mesurant les pressions sur les parois du réacteur. On est finalement dans le même cas que la méthode actuelle de mesure du coefficient de traînée d'un corps en soufflerie par intégration des pertes en quantité de mouvement réalisée par peigne comportant de multiples petits tubes de Pitot : on peut aussi calculer la traînée en intégrant les pressions et friction relevées sur la surface du corps. Amicalement, Bernard de Go Mars (discuter) 8 janvier 2020 à 16:52 (CET)

Les développements pédagogiques ont leur place dans wikiversité, pas dans WP. Cdt Lylvic (discuter) 8 janvier 2020 à 18:29 (CET)

Merci pour cet éclairage. Amicalement, Bernard de Go Mars (discuter) 8 janvier 2020 à 22:17 (CET)

La portance d'une aile est bien due à la réaction due à la déflexion de l'air.

Voilà ce que j'écrivais, le 26/04/24 à Gnrc sur sa page de discussion :

Cher Gnrc, tu soulignes comme douteux que la portance d'une aile soit due à la réaction créée par la déflexion de l'air vers le bas. Tu justifies ceci en écrivant :" Douteux|...|D'après nombre de livres aéronautiques, la portance est obtenue pour 1/3 par l'augmentation de pression sous l'aile, et pour 2/3 par la dépression au dessus de celle ci (l'air et l'aile ne vont pas en direction opposée !)." Le fait que cette répartition 1/3 - 2/3 existe bien n'interdit en rien que l'aile fonctionne à réaction. Au contraire. Dans la cas d'un moteur fusée (qui fonctionne, tu en conviendras, "à réaction") on a bien aussi une certaine répartition des pressions sur (et dans) l'objet (le moteur fusée). Principalement un surpression dans le moteur et sur le divergent, mais aussi une certaine dépression (par rapport à la surpression) dans le convergent en application de la loi de Bernoulli (image ci-contre). Quant aux forces de friction sur les parois du moteur, elles sont d'un ordre de grandeur plus faible.

Cet état de chose permet donc de vérifier la force de propulsion de deux façons :

-Par la méthode externe (les quantités de mouvement)

-Par l'intégration (la somme) des forces s'appliquant sur les parois du moteur.

Et ceci est totalement satisfaisant pour l'esprit.

Le choc élastique de deux billes peut être (facilement) calculé par la conservation des quantités de mouvement, mais cela n'empêche pas qu'on pourrait le calculer par l'intégration des forces si l'on arrivait à effectuer des mesures précises des déplacements et déformations. Il serait malheureux qu'on n'arrive pas aux mêmes conclusions qu'avec les Quantités de mouvement (avec les mêmes hypothèses de départ).

La portance d'un hélicoptère en vol stationnaire se calcule par le produit du débit d'air par la vitesse moyenne de l'air vers le bas, avec la formule F = qV (qui est la formule typique du moteur à réaction).

Donc l'hélicoptère stationnaire se sustente par réaction. Or qu'est-ce qu'un hélicoptère sinon un aérodyne possédant 2, 3 ou 4 ailes en rotation. L'hélicoptère se sustenterait par la réaction mais chacune de ses ailes ne le ferait pas ?

Le premier humain a avoir calculé la portance d'une aile par la réaction est justement Newton, dans ces Principia". Il l'a fait pour une aile se déplaçant dans une atmosphère raréfiée, en partant de l'hypothèse que les particules de ce fluide raréfié étaient indépendantes les une des autres (comme des billes, au fond, puisqu'à distance les billes ne s'attirent ni se repoussent mutuellement). Le grand homme hésitait entre des chocs élastiques des particules de fluide sur l'aile et des chocs inélastiques.

Plus tard, ses calculs furent repris de façon abusive pour une aile se déplaçant dans de l'air normal (non raréfié, c.-à-d. un air dont chaque particule interagit avec ses voisines), ce qui a conduit à une mauvaise valeur de la portance et, accessoirement, une formule de la portance en sinus² de l'incidence (au lieu du simple sinus que nous connaissons). On trouve encore ces calculs dans la bouche de certains professeurs de physique (dont c'est souvent la seule incursion en Mécanique des Fluides, et heureusement).

Ceci n'empêche pas qu'une aile se sustente "à réaction" selon la troisième loi de Newton. Ce qui donne à certains auteurs le droit de calculer le nombre de tonnes d'air qui sont projetées vers le bas, par seconde, par le passage d'un Boeing ou d'un Airbus. Sans cette projection les avions ne décolleraient pas. Mais à cause de cette projection, les avions ne peuvent décoller que suffisamment après le décollage de l'avion précédent, puisque la projection d'air de ce premier avion s'organise très vite en violents tourbillons susceptibles de secouer le deuxième avion (ou même le retourner si c'est une petit avion, comme c'est arrivé). Amicalement, Bernard de Go Mars (discuter) 26 mars 2024 à 16:37 (CET)

Et voici ce que j'ajoute ce jour :

Je crois utile d'adjoindre quelques propos pris aux meilleures sources (dont certaines téléchargeables) afin de crever cet abcès (qui se regonflera périodiquement, n'en doutons pas, car ce débat est vieux comme le monde et réapparaît de temps à autre) :

Dans 'Fundamentals of aerodynamics' [1], John D. Anderson écrit, p. 478 : "Dans un document donné lors d'une réunion des représentants de la science aéronautique à Göttingen en novembre 1911, [...] Prandtl déclare : "La portance générée par l'avion est, du fait du principe d'action et de réaction, nécessairement liée à un courant descendant derrière l'avion."

Dans les propos qui suivent, ce principe newtonien d'Action-Réaction est invoqué sous la forme de Quantité de Mouvement (momentum, in english) (Google traduction traduit "momentum" par "élan", mot qui n'est pas utilisé en France mais qui a sa valeur).

Rebuffet, p. 334 de son ouvrage "Aérodynamique expérimentale" écrit en regard d'un schéma de la projection vers le bas des lignes de courant : "Plaçons-nous à l'infini aval : chaque seconde, une certaine masse fluide M, animée en amont de la vitese Vo et qui a été intéressée à l'écoulement autour de l'aile, se trouve ainsi déviée vers le bas. Cet aspect physique de la question conduit, par l'application du théorème des quantités de mouvement, à considérer la sustentation comme résultant de la variation de quantité de mouvement de la masse M ; la difficulté réside dans le calcul de [la masse fluide déviée] M."

Plus loin il calcule que "Pour une aile à répartition elliptique [de la sustentation], la surface [d'air dévié par l'aile] serait égale à celle d'un cercle dont le diamètre est l'envergure de l'aile [...]" (approximation souvent utilisée). S. F. Hoerner écrit d'ailleurs dans son ouvrage Fluid-dynamic lift [2] : "In wings with an elliptical distribution of lift or load along the span, the affected stream is equal in magnitude (but it is not identical) to that contained in a cylinder having a diameter equal to the wing span ‘b’." Il va même plus loin en faisant remarquer : "Behind the airplane, the cylinder is thus inclined against the horizontal at the downwash angle s= w/V, until it finally meets the ground. There, the momentum imparted by the airplane upon the cylinder of air, is transferred onto the earth in the form of pressure. In this manner, the airplane may thus be considered as being supported from the ground." On observe bien cette projection d'air vers le bas dans les vidéos d'avion de chasse en vol proche de la surface de l'océan.

S. F. Hoerner, toujours dans Fluid-dynamic lift, p. 1-3, écrit, à propos de l'aérodynamique "collisionnelle" en atomsphère raréfiée d'Isaac Newton (que j'ai évoqué plus haut) : "Il faut dire cependant que la théorie de Newton sur le flux de particules (bien que correcte à la limite de l’espace, voir le chapitre XIX de « Fluid-Dynamic Drag ») était erronée en ce qui concerne les avions atmosphériques. Cela n’a pas empêché les ingénieurs civils d’appliquer les résultats de cette théorie dans les codes du bâtiment, pendant une période de 200 ans."

P. 1-5, le même Hoerner écrit :

"In the case of a lifting wing, momentum is transferred onto the passing stream of air by adding a vertical component of velocity. Momentum is thus added, not in the direction of flow, but essentially at a right angle to it. Accordingly, lift is proportional to the vertical or downwash velocity w." Traduction : ""Dans le cas d'une aile portante, l'élan ("momentum", soit la quantité de mouvement) est transféré au courant d'air qui passe en y ajoutant une composante verticale de vitesse. L'élan est ainsi ajouté, non pas dans la direction de l'écoulement, mais essentiellement à angle droit par rapport à celui-ci. En conséquence, la portance est proportionnelle à la vitesse verticale ou descendante w."

Un schéma assez proche de celui de Rebuffet est joint. Ce schéma est accompagné d'un autre où l'on note également la projection d'air vers le bas (cas d'un hélicoptère) (fig. 8 du chapitre 1).

L'ouvrage FLUID DYNAMICS, Vol. 20, National Defense Research Committee, 1946 [3] (ouvrage militaire un peu technique, 238 Mo de poids !) indique dans son introduction :

"The hydrodynamic behavior of submerged moving bodies is dependent upon the pattern of relative motion of the fluid with respect to the body. All the forces arising from such a system of motion are caused by the interaction between the body and the fluid. The changes in momentum in various directions caused by the reactions between body and fluid are measures of the forces. [...] Thus there are two ways to obtain hydrodynamic forces for the analysis of a body’s behavior in motion. First, by direct measurement; second, by observing what happens to the fluid whose motion the body affects."

S'agissant de la stabilisation des torpilles (qui est identique à celle des fusées), le même ouvrage écrit p.83 : "Tail surfaces are effective in producing static stability because, when a projectile yaws, the tail deflects some fluid and as a result is subjected to a force proportional to and in the opposite direction to that at the change in the fluid momentum. "

Ou plus loin (p. 175) : "Fundamentally, the magnitude of the cross force developed by a stabilizing surface depends upon the lateral momentum imparted to the fluid. The force is proportional to the amount of fluid deflected and the magnitude of the deflection as measured by the simultaneous change in the velocity vector. Thus, a given force can be obtained by deflecting a small amount of fluid through a large angle or by deflecting a greater amount through a smaller angle. "

J'ajoute pour finir que la démonstration par Max M. Munk de la portance des Corps Élancés (portance des dirigeables mais qui a fondé l'aérodynamique des ogives de fusées) a été faite en toute ignorance de l'écoulement sur ces corps, mais simplement en prenant acte de la quanités de mouvement cèdée à l'air par chaque tranche normale du dirigeable en incidence.

Il va de soi que, comme la portance d'un corps (une aile ou un fuselage ou un dirigeable) est issue d'un échange de Quantité de Mouvement avec l'atmosphère, sa traînée est de même issue de cet échange (ce corps ralentit l'air dans une soufflerie ou l'entraîne avec lui quand c'est lui qui se déplace dans une atmosphère immobile). Donc un corps qui se déplace dans l'air échange avec cet air des quantités de mouvement parallèle à ce mouvement.

Cette loi physique newtonienne est de fait utilisée pour la détermination du Cx des corps ; Rebuffet nomme ce procédé, p. 384) "Mesure de la traînée de profil par l'exploration du sillage". Il est alors facile d'étalonner cette méthode par simple comparaison avec les efforts relevés par les moyens classiques.

Amicalement, Bernard de Go Mars (discuter) 29 mars 2024 à 15:53 (CET)

Je me réponds pour préciser que j'ai retiré à l'instant le soulignement de doute sous la mention du fait que l'aile fonctionne "à réaction". Il me semble que les argumentations ci-dessus établissent les choses.

En recherchant des occurrences pour cette argumentation, je suis tombé une nouvelle fois, sur le site de la revue Capital [4], sur une reprise de la fameuse (classique et récurrente) erreur "des trajets d'égales durées intrados-extrados". Cette hypothèse est réfutée par l'expérience et interdit, par exemple, aux ailes plates (type planche) de voler.

Je cite cette sempiternelle reprise d'une vielle erreur pour répéter qu'il y aura toujours ainsi des combats d'arrière garde, spécialement dans un domaine réputé difficile comme la Mécanique des Fluides. Ce n'est pas criminel, mais dans Wikipédia cela pourrait se faire, dans la bonne humeur, en Page de Discussion des articles. Amicalement, Bernard de Go Mars (discuter) 4 avril 2024 à 12:33 (CEST)

@Bernard de Go Mars Je pense qu'il vaudrait mieux utiliser un exemple non polémique que un exemple polémique pour la quantité de mouvement. En plus, on parle beaucoup plus de la portance que de la quantité de mouvement en soi, et l'aspect quantité de mouvement est lié à l'aspect polémique. Je pense que aucune source centrée sur la quantité de mouvement ne parle de cet exemple pour illustrer le concept. En revanche, évidemment, c'est possible d'en parler dans Portance (aérodynamique). Je m'apprête donc à supprimer cet exemple. Jean-Christophe BENOIST (discuter) 5 avril 2024 à 09:19 (CEST)

Merci pour cette réponse, cher Jean-Christophe, réponse que tu émets à la place de Gnrc qui doit être indisponible. Le problème, c'est que je ne comprends rien à ton argumentation : Il n'y a aucune polémique, il y a simplement résurgence d'un vieux combat d'arrière-garde. Il y a 110 ans que ces choses sont établies (cf. les propos de Prandtl) : La portance est due à la réaction de l'air (comment pourrait-il en être autrement ?).

Mais on trouvera toujours (y compris dans Wikipédia) des gens qui ne sont pas au courant. Ce n'est pas criminel, tout le monde a le droit de s'intéresser à des domaines plutôt qu'à d'autres, mais venir mettre en doute les notions de base de Mécanique des Fluides quand on n'en a aucune connaissance ressemble fort à du complotisme (involontaire, j'en suis sûr, dans ce cas). N'est-ce pas la responsabilité de Wikipédia de lutter contre toutes les sources de désinformation ?

En un mot, il n'y a pas de polémique, et surtout pas de ma part. Il y a une erreur (involontaire) d'un contributeur, et une faute de celui-ci de ne pas s'être exprimé en PdD avant de dégrader l'encyclopédie.

Tu ajoutes : "En revanche, évidemment, c'est possible d'en parler dans Portance (aérodynamique)." Merci pour cette mansuétude de rédacteur en chef, arbitre des élégances ! On en parle déjà, effectivement, dans cet article. Mais pourquoi craindre que tous les articles parlent de la même voix ? Tu trouves donc odieuses ces quelques phrases ? Pourtant, elles permettront peut-être à des personnes mal informées (victimes, par exemple, du complotisme ambiant) de retrouver la vérité scientifique ! Il convient à mon sens de faire une publicité efficace de cette vérité (à savoir dans cet article, certainement, ainsi que dans d'autres) car on ne sait jamais comment (par quelle requête dans leur moteur de recherche) les lecteurs de Wikipédia ont accès à ses articles.

Je note encore une fois qu'il existe dans Wikipédia des gens qui s'érigent en rédacteurs en chef, qui savent ce qu'il convient d'écrire, qui savent quelle "importance" donner à telle ou telle connaissance, même dans des domaines dont ils ne sont "pas spécialistes". N'est-ce pas en contradiction avec les principes fondateurs de Wikipédia ? Bernard de Go Mars (discuter) 5 avril 2024 à 11:42 (CEST)

Merci pour ces infractions à WP:FOI. D'autres feraient des RA pour moins que cela. Bien au contraire, je n'arrête pas de dire des choses comme : Je pense que aucune source centrée sur la quantité de mouvement ne parle de cet exemple pour illustrer le concept (voir ci-dessus), car je mets toujours les sources centrées en avant comme "rédacteur en chef", ce que je ne t'ai jamais vu faire. Comme tu n'a pas été aimable du tout, et complètement à l'opposé de la réalité, je te demande de réellement d'exhiber une source centrée sur la quantité de mouvement qui cite cet exemple, sinon c'est toi le "rédacteur en chef" qui décide, sans sources. Jean-Christophe BENOIST (discuter) 5 avril 2024 à 14:20 (CEST)

S'agissant de savoir si les ailes sont des dispositifs "à réaction", j'ai argumenté mais vous n'avez pas accusé réception de cette argumentation, sinon, implicitement, en n'annulant pas ma suppression du soulignement dubitatif de Gnrc. Ce n'est pas très fair-play, il me semble.

Rémi Mathis, qui fut président de Wikimédia France de 2011 à 2014 se fait dire par le journaliste, dans une interview vidéo [5](à 2'01) : "et en effet vous le dites, Wikipédia n'est pas un lieu de publications mais de synthèse".

Depuis 110 ans et les propos de Prandtl, les scientifiques ont quand-même eu le temps d'aboutir à un consensus. c'est ce consensus que je résume de deux mots, dans l'article, en citant des propos sourcés en référence.

Vous n'avez pas pris acte de mon argumentation, mais, au contraire, vous avez déplacé le débat en invoquant la notion de "centralité" ou de "centrage" je ne sais comment vous le diriez. Vous voulez faire l'économie de trois phrase, c'est ça ?

Dans la même vidéo (à 15'14), Rémi Mathis dit : "Sur Wikipédia, [...] la place n'est pas limitée (15'14).

Mais peut-être est-ce parce que l'évocation qu'une aile fonctionne "à réaction" ne vous plait pas ? Eh bien moi, ça me paraît essentiel (en particulier pour lutter contre les idées fausses qui fleuriront toujours plus, comme est partie l'humanité connectée). Dans la même vidéo, Rémi Mathis explique : "Il n'y a pas de hiérarchie" (14'25).

C'est que je demande : que personne, et surtout les non-spécialistes, ne s'arroge le droit de déterminer ce qui est important et ce qui ne l'est pas.

Voci d'autres occurrence du fait que les ailes sont des dispositifs "à réaction". Si l'on frappe dans Google "Momentum theory of lift" on trouve un certain nombre de sources d'États, comme par exemple :

Une vidéo de la NASA expliquant la portance des ailes par la conservation des quantité de mouvement [6]

Ces occurrences ne parlent que de portance et de la troisième loi de Newton (sous forme de "Rate of change of momentum", soit la Conservation des Quantités de Mouvement) (ce qui est justement le sujet de l'article), mais, bien sûr, parce que le problème de la portance est assez compliqué comme ça, elles ne font pas le tour d'horizon de ce qu'il est possible de calculer avec les Quantités de Mouvement : une commerçant ne vous expliquera jamais tout ce que vous pouvez vous acheter avec vos Euros. Ces Euros sont un moyens de paiement comme les Quantités de Mouvement sont un moyen de démonstration.

Plusieurs pages html de la NASA (pages consécutives) explicitant les théories incorrectes pour la création de la portance [7] et les suivantes. C'est de ces explications fausses que je parlais dans la présente PdD pour dire qu'il faut lutter contre leur sempiternelle résurgence, ne serait-ce qu'en maintenant dans l'article Quantité de Mouvement une mention que les ailes d'avions fonctionnent "à réaction".

Projection de l'air vers le bas.

Un texte de l'Indian Academy of Sciences, "How Do Wings Generate Lift?" [8]

La figure 6 est intéressante : elle explique de quelle façon la quantité de mouvement verticale donnée à l'air par l'avion se transmet, sous forme de pression, jusqu'au sol (ce que disait Hoerner, cité par moi plus haut). La photo ci-contre en donne un bel aperçu.

J'imagine que beaucoup d'Académie des Sciences (homologues internationaux de la NASA) émettent ainsi des pages pédagogiques. Il faudrait prendre le temps de les chercher, sauf en France où l'ONERA ne publie que des textes payants.

Comme la Mécanique des Fluides et les théories du vol sont loin d'être des friandises, on peut comprendre que peu de sources centrées sur les quantités de mouvement ne les évoquent. ce serait pédagogiquement contre productif. Elles ne parlent pas non plus des moteurs ioniques spatiaux qui pourtant fonctionnent également en respect des mêmes lois de Newton. Bernard de Go Mars (discuter) 6 avril 2024 à 11:56 (CEST)

En voulant à tout prix mettre cet exemple dans l'article, alors que aucune source centrée sur la QM ne le fait (et aucun interwiki de cet article, du reste), c'est vous qui vous vous arrogez le droit de dire quel exemple est bon ou pas pour illustrer le concept (bien que vous avouez que c'est "pédagogiquement contre-productif"). Il n'y a pas de hiérarchie, et vous n'avez aucun droit supérieur aux autres contributeurs pour le déterminer. Les sources sont la seule hiérarchie. Je passe au vouvoiement car la coupe est pleine. Jean-Christophe BENOIST (discuter) 6 avril 2024 à 12:03 (CEST)