Plus vite dans l’espace ?

[Starissime]

Bonjour à tous

 

Théoriquement ds l'espace iI est plus facile de se déplacer car il n'y a pas de frottements comme dans l'atmosphere.

 

Donc une fusée se déplaçant à 8000 km/h dans l'atmosphère verra-t-elle sa vitesse augmentée quand elle entrera ds le vide de l'espace sans devoir accélérer ses moteurs ?

[ganlhi]

Non, c'est l'inverse. Sans accélérer elle ne perdra pas de vitesse dans le vide, alors qu'elle en perdra dans l'atmosphère.

Quelque soit le milieu il ne peut y avoir de gain de vitesse sans accélération.

[Nico S]

Et pour qu'il y ait ait accélération/décélération il faut que la somme des forces s'exerçant sur la fusée soit non nulle et donc de préférence dirigée dans le sens de marche pour notre fusée (cas d'une accélération) plutôt que dans le sens contraire (cas d'une décélération).

 

Donc si ta fusée vole à 8000km/h stable dans l'air, ce qui veut dire que la force de poussée compense les forces de frottements, poids etc (somme des forces nulle)... si tu la mets dans le vide avec la même poussée, à supposer que cela soit possible, alors oui, elle va accélérer, car la somme des forces ne sera plus nulle.

[Starissime]

Merci

 

En fait ce que je voulais savoir : quand un lanceur entre dans l’espace à environ 100 km de la terre (ligne de Karman) est-ce qu’il se met à accélèrer sans que les moteurs accélèrent car il glisse mieux dans le vide sans les frottements auxquels il était soumis dans l’atmosphére.

 

Dans le même ordre d’idée : quand il entre dans l’atmosphére lors du retour est-il freiné par les frottements ? De quel ordre est ce ralentissement ?

Modifié 18 janvier 2018 par Starissime

[chatbleu54]

J'ai vu dernièrement une vidéo d'un décollage de la navette, et il est clair, vitesse affichée en haut de l'écran, que cette vitesse augmente fortement avec l'altitude !

[leduc09]

Bonsoir, un moteur n’accélère pas, il augmente ou diminue sa puissance, poussée,....ce qui a pour conséquence d’accélérer ou ralentir l’ensemble.

 

Cordialement.

[ToothAstro]

Pour le peu que je comprends :

si on conserve la même puissance moteur et que le seul paramètre qui change est le passage de l'atmosphère au "vide", alors effectivement puisque la résistance (frottements) disparaît, la vitesse va augmenter et se stabiliser (accélération limitée dans le temps). On pourrait résumer ca par :

Vitesse =puissance-résistance.

Si la résistance diminue, la vitesse augmente jusqu'à un certain palier.

Même chose en sens inverse, l'entrée en atmosphère entraîne une résistances (frottements de l'air) qui va "freiner" la chute. Aucune idée pour les valeurs en revanche

(Messieurs les (astro)physiciens, ne me criez pas dessus svp si j'ai dit des aberrations )

[VNA]

L'ISS qui est aux alentours de 400km de la terre doit dépenser pas mal de carburant pour rester là haut, car à cette altitude il y a encore une certaine friction.

 

Sans vouloir dire de bêtise une fusée brûle son carburant à 190 litres par seconde, je crois qu'après deux minutes elle pèsera la moitié de son poids initial si je ne me trompe pas.

 

http://www.heavens-above.com/IssHeight.aspx

 

Pour pouvoir s'échapper de l'attraction de la terre il faut aller à 33 fois la vitesse du son soit 11km2 par seconde.

 

"In common usage, the initial point is on the surface of a planet or moon. On the surface of the Earth, the escape velocity is about 11.2 km/s, which is approximately 33 times the speed of sound (Mach 33) and several times the muzzle velocity of a rifle bullet (up to 1.7 km/s)."

Modifié 18 janvier 2018 par VNA

[Starissime]

En fait il serait plus juste de parler de quitter la thermosphére et d’entrer dans l’exosphére à 350 km d’altitude et non de ligne de Karman.

 

En tous cas je n’ai pas vraiment de réponse à ma question mais il est vrai que c’est assez technique et que les NASA et autres ESA communiquent peu sur ce genre de questions.

 

Ils communiquent sur les vitesses de leurs lanceurs qui augmentent de maniéré hyperbolique aprés le décollage mais pas sur les rapport vitesse / frottements.

 

Ci-dessous par exemple un lanceur Arianne (je ne sais pas lequel)

 

-1 mn 7 s après le décollage : 720 km/h à 7,5 km d’altitude

 

-Qq secondes plus tard : 1124 km/h

 

-2 mn après le lancement : largage des derniers propulseurs : 5400 km/h à 40 km d’altitude

 

-3 mn 32 s plus tard séparation du 1° étage 10 080 km/h à 74 km d’altitude

 

-4 mn 33 s plus tard largage de la coiffe à 14 100 km/h à 125 km d’altitude

 

-1 mn après la coiffe séparation du 2° étage à 104, 976 km/ h à 165 km d’altitude : sortie de l’atmosphère

 

>En tout 10 mn environ pour quitter l’atmosphère

 

-Vitesse à la séparation :

12,2 km/s : 44 000 km/h

Modifié 19 janvier 2018 par Starissime

[Albuquerque]

A quoi bon empiler les explications embrouillées d'autant plus vaines que la question initiale est d'une complète imprécision.

 

J'ai relevé parmi les réponses : "sans vouloir dire de bêtises une fusée brûle son carburant à raison de 190 litres par seconde et pour échapper à l'attraction terrestre il faut atteindre une vitesse de 11 km2 par seconde"

[Julien3146]

La question est très mal posée et il y a un certain manque de compréhension sur le fait que l'espace n'est qu'un frontière arbitrairement définie, mais pour répondre : à poussée, et supposons, à masse égale (même si c'est faux vu qu'on brûle du carburant): une fois la pression aérodynamique maximale dépassée (Max-Q, très souvent autour de mach 1 et 15km d'altitude pour les lancements modernes), l'accélération augmente (la suracceleration devient positive) car la pression aérodynamique diminue.

 

Pour compléter un peu tout en simplifiant :

 

Un moteur produit une poussée en Newton.

En simplifiant le principe fondamental de la dynamique :

 

somme F= m.a

En supposant la masse "fixe", on a deux forces qui s'opposent :

La poussée du moteur

La force induite par la pression aerodynamique, qu'on appelle Q

 

Q = (1/2)rho*v²

 

Rho diminue avec l'altitude alors que v augmente, il arrive un moment où cette force atteint son maximum (max-Q). À partir de ce moment, le bilan des forces tourne à l'avantage de la poussée des moteurs, et l'accélération augmente alors.

 

Encore une fois, on néglige ce qu'on ne peut pas négliger (le changement de masse du à la conso de carburant), mais c'était pour répondre uniquement sur la partie aérodynamique

Modifié 19 janvier 2018 par Julien3146

[montmein69_2]

Donc une fusée se déplaçant à 8000 km/h dans l'atmosphère verra-t-elle sa vitesse augmentée quand elle entrera ds le vide de l'espace sans devoir accélérer ses moteurs ?

Je pense que tu as posé ta question sous une forme qui n'a pas vraiment de sens.

Le passage de l'atmosphère terrestre au sol ...... au vide (relatif) de l'espace, est la traversée d'un milieu qui évolue en permanence entre les deux. Il n'y a pas une "frontière discernable clairement" entre atmosphère et vide comme il y en a une entre l'eau et l'air à la surface d'un lac.

 

Un lanceur (disons Ariane 5) pour s'élever doit acquérir de plus en plus de vitesse (comme le montre ton relevé concernant Ariane ci-dessus). Et ce n'est possible qu'en "neutralisant" l'attraction gravitationnelle de la Terre, et la résistance provoquée par les frottements de l'atmosphère sur le corps du lanceur. Ces deux grandeurs qui s'opposent à la prise d'altitude variant en permanence au fur et à mesure que le lanceur s'élève au-dessus du sol (elles diminuent toutes les deux).

- - - - - - - - -- - - - - - - - -évolution de g avec l'altitude - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -évolution densité atmosphère avec l'altitude

explication mathématique pour g (un peu long)

"4h1jAdBWbjI" via YouTube
ERROR: Si vous lisez ce texte, YouTube est hors-ligne ou vous n'avez pas installe Flash

C'est la motorisation (d'abord les moteurs principaux du premier étage et les boosters d'appoints) qui permet au lanceur d'accroitre sa vitesse et son altitude, puis après largage de la masse inutile (largage de la coiffe, puis des boosters - EAP - , puis du premier étage - EPC- dont les réservoirs sont "vides") il y a entrée en action de la motorisation du second étage.

Si on ne peut atteindre la vitesse de satellisation et que la motorisation s'arrête ou ne pousse pas assez, le lanceur va retomber.

Si on atteint les 7,9 km/s l'altitude atteinte sera de quelques centaine de km (LEO). C'est une situation d'apesanteur, mais l'orbite s'érodera assez rapidement car il reste un peu d'atmosphère résiduelle et dans une moindre mesure la pression du vent solaire.

Donc la plupart du temps le second étage pousse encore et l'orbite s'élève de plus en plus. Le moteur peut-être moins puissant car la charge a diminué depuis le décollage et continuellement les réservoirs d'ergols du second étage se vident, et les résistances à l' accroissement de la vitesse diminuent aussi. On atteint successivement les orbites MEO puis GTO/GEO qui sont plus stables (car le vide est presque complet et on est en apesanteur). Le second étage est largué à son tour. Le satellite utilisera sa propre motorisation pour finaliser son orbite et la maintenir dans la durée.

 

Et bien sûr si on a laissé le second étage pousser jusqu'à atteindre les 11,2 km/s la sonde (ou la Tesla d'Elon ) pourra s'échapper de l'attraction terrestre et voyager dans le système solaire.

Modifié 19 janvier 2018 par montmein69_2