Un mouvement perpétuel

[jarnicoton]

Autre problème associé au mouvement perpétuel, donné à un examen d'entrée au CESI d'Evry, organisme formant des ingénieurs à partir de techniciens et dessinateurs ayant X années d'exercice professionnel. J'ai été recalé, mais sur 160 candidats un nombre infime (1 bonne réponse minimum je garantis...), a répondu (2 réponses différentes possible).

 

 

Je ne sais pas passer de dessin.

Imaginez un aquarium parallélipipédique. Sur un côté, une fente verticale d'une certaine hauteur est obturée par un disque glissé dedans, de diamètre égal à la hauteur de la fente et d'épaisseur égale à la largeur de la fente.

 

Le disque tourne librement sur un axe noyé dans l'épaisseur du verre au milieu de son épaisseur.

L'eau dans l'aquarium dépasse le sommet de la fente.

On suppose le disque parfaitement étanche dans sa fente et cependant tournant sans aucun frottement.

On observe donc une moitié du disque dans l'air et une dans l'eau. La moitié dans l'eau subit une force d'Archimède notable (on néglige celle dans l'air) appliquée quelque part sur le rayon du disque, le rayon qui est horizontal et passe par l'axe de rotation.

 

La force d'Archimède entraîne donc en rotation le disque, ou cylindre plat. La force reste appliquée au même point, fixe dans l'espace tandis que le disque tourne. C'est apparemment un mvt perpétuel.

 

Le disque tourne-t-il ou ne tourne-t-il pas ? Pourquoi ?

 

Par rapport aux candidats de l'examen, vous avez l'avantage de l'évocation déjà faite du mvt perpétuel.

Modifié 28 mai 2010 par jarnicoton

[Ygogo]

(...) Le disque tourne-t-il ou ne tourne-t-il pas ? Pourquoi ? (...)

 

Bonsoir

 

Mon pifomètre me dit que ça ne va pas tourner, et me donne une raison plausible.

 

Rappel d'hydrostatique : la "force pressante" exercée par un liquide au repos sur tout élément de surface en contact avec lui est perpendiculaire à cette surface.

 

Pour chaque cm² d'une face demi-circulaire, il existera un cm² de l'autre face qui subira une force pressante égale et opposée ---> la "résultante" sera nulle.

 

Pour chaque élément de surface appartenant au "bord" cylindrique du disque, la petite force pressante sera perpendiculaire, et donc dirigée dans la direction d'un rayon de ce disque. Le moment de cette force sera nul , cette force n'aura aucun effet sur la rotation puisqu'elle est dirigée exactement vers l'axe.

 

Qu'en pensez-vous ?

 

Une remarque pour terminer : le théorème d'Archimède concerne les solides entièrement plongés dans un liquide au repos, ou bien flottants librement à la surface horizontale de ce liquide . L'application du théorème à d'autres cas est souvent "risquée" ou fausse... en tout cas, à envisager avec la plus grande méfiance.

 

A bientôt

[jarnicoton]

Très bonne réponse : les forces élémentaires exercées sur la tranche du cylindre plat passent par l'axe de rotation et n'ont aucun moment par rapport à lui : pas de mouvement.

 

J'avais cependant trouvé une autre explication très différente basée sur des considérations énergétiques. Quelqu'un pour la retrouver ?

[Toutiet]

Ygogo,

je vais semer le doute dans ton esprit. En effet tu dis que les forces radiales exercées par le liquide sur la périphérie du disque épais s'ajoutent deux à deux pour donner une résultante (horizontale) dirigée vers le centre de rotation. En conséquence, il n'y a pas de couple moteur.

 

Si maintenant je te fais constater que les forces en question ne s'annulent pas deux à deux, que se passe-t-il ? En effet, les intensités des deux forces sont légèrement différentes puisque la pression hydostatique du liquide n'est pas la même : la hauteur du liquide (au-dessus) est différente . Du coup, couple résultant ou pas... ?

[Invité shf]

Ce qui ne répondra pas à la question. En effet, si le prototype fonctionne, il faudra trouver comment un mouvement perpétuel peut exister, ou alors d'où vient l'énergie.

 

Et s'il ne marche pas, il faudra aussi en trouver la cause.

 

L'expérimentation n'est pas la source ultime des connaissances.

 

Oui, il n'existe pas, mais les raisons que tu donnes ne marchent pas. Si on renouvelle l'eau, et si l'axe central est conçu d'une façon inusable (sans frottement, à base de sustentation magnétique par exemple), eh bien ce mouvement doit quand même s'arrêter. Il faut trouver pourquoi (c'est à dire, par où s'enfuit l'énergie - pour réfuter le mvt perpétuel de 1ère espèce, ou alors quelle est la souce chaude et quelle est la source froide, avec la question de l'entropie, pour réfuter le mvt pérpétuel de seconde espèce).

 

Ah, bon ça existe un mouvement perpétuel de 1ère espèce ????

 

Et qu'est ce que ça veut dire ????

 

Et en pratique, entropie,ou enthalpie ou que sais-je, "l'experimentation n'est pas la source ultime de connaissance",

 

Ben, pour affirmer ça, mon vieux, tu peux repasser, à part déconner, donne-nous tes sources...au moins acceptées par des gens d'univ par exemple, et qui ne sont sûrement pas des cons, pour le dire

 

Je te dis, reste dans ta folie de quantique , comme tu le vois sur plan très théorique, sans aucune connaissance pratique, tu te permets d'invalider n'importe quoi, garde ta source de connaissances, excuse-moi, mais ton discours ressemble de plus en plus à celui d'une secte (voir aussi au-delà tes discussions Heisenbegr etc ;;;;,-b ...)

 

Et au niveau démarche scientifique de ta part, quid ???

 

Tu invalides le principe de Carnot et le reste ?

 

Tu te prends pour qui ???

 

Sûrement un Gourou

 

Salut, dors bien comme il te semble

 

 

 

 

Allez, salut !

[Invité shf]

Ce qui ne répondra pas à la question. En effet, si le prototype fonctionne, il faudra trouver comment un mouvement perpétuel peut exister, ou alors d'où vient l'énergie.

 

Et s'il ne marche pas, il faudra aussi en trouver la cause.

 

L'expérimentation n'est pas la source ultime des connaissances.

 

Oui, il n'existe pas, mais les raisons que tu donnes ne marchent pas. Si on renouvelle l'eau, et si l'axe central est conçu d'une façon inusable (sans frottement, à base de sustentation magnétique par exemple), eh bien ce mouvement doit quand même s'arrêter. Il faut trouver pourquoi (c'est à dire, par où s'enfuit l'énergie - pour réfuter le mvt perpétuel de 1ère espèce, ou alors quelle est la souce chaude et quelle est la source froide, avec la question de l'entropie, pour réfuter le mvt pérpétuel de seconde espèce).

 

Ah, bon ça existe un mouvement perpétuel de 1ère espèce ????

 

Et qu'est ce que ça veut dire ????

 

Et en pratique, entropie,ou enthalpie ou que sais-je, "l'experimentation n'est pas la source ultime de connaissance",

 

Ben, pour affirmer ça, mon vieux, tu peux repasser, à part déconner, donne-nous tes sources...au moins acceptées par des gens d'univ par exemple, et qui ne sont sûrement pas des cons, pour le dire

 

Je te dis, reste dans ta folie de quantique , comme tu le vois sur plan très théorique, sans aucune connaissance pratique, tu te permets d'invalider n'importe quoi, garde ta source de connaissances, excuse-moi, mais ton discours ressemble de plus en plus à celui d'une secte (voir aussi au-delà tes discussions Heisenbegr etc ;;;;,-b ...)

 

Et au niveau démarche scientifique de ta part, quid ???

 

Tu invalides le principe de Carnot et le reste ?

 

Tu te prends pour qui ???

 

Sûrement un Gourou

 

Salut, dors bien comme il te semble

 

 

 

 

Allez, salut !

[jarnicoton]

Toutiet, j'ai passé la devinette à laquelle Ygogo répond, et tu réponds à Ygogo. J'attends donc qu'il te réponde, mais je t'invite à le relire attentivement.

 

Tu peux aussi chercher l'autre (ou la troisième ???) solution.

[ChiCyg]

Jean-ClaudeP, il me semble qu'il est simple de voir pourquoi le système à membrane ne fonctionne pas.

 

Les auteurs oublient que la pression dans l'eau varie en fonction de la profondeur (c'est pour cela qu'il y a une poussée d'Archimède !) et que donc la membrane du fond a moins de volume que la membrane du haut parce qu'elle est plus comprimée par la pression de l'eau, subira donc moins de poussée et refusera de remonter.

[Ygogo]

Ygogo, je vais semer le doute dans ton esprit. (...)

 

Bonjour

 

Aucun doute, Toutiet ! Il en faudrait plus que cela... Je crains que tu n'aies pas lu mon message assez attentivement.

 

(...) En effet tu dis que les forces radiales exercées par le liquide sur la périphérie du disque épais s'ajoutent deux à deux pour donner une résultante (horizontale) dirigée vers le centre de rotation. (...)

 

Je n'ai absolument pas dit cela... J'ai dit que chaque force était dirigée dans la direction du rayon, vers l'axe de rotation, et que par conséquent elle n'avait pas d'effet sur le mouvement (synonyme de "moment nul"... mais il est vrai que la notion de "moment d'une force par rapport à un axe" est rarement évoquée dans les conversations de salon.

 

(...)Si maintenant je te fais constater que les forces en question ne s'annulent pas deux à deux, que se passe-t-il ? (...)

 

Il ne se passe rien de plus, rien de moins, puisque je n'ai jamais dit que les forces radiales s'annulaient deux à deux... (ce qui eût été inexact).

 

A bientôt

___________________________

 

Edit : j'ajoute qu'il serait facile de "visualiser" que l'ensemble des forces de pression n'a pas une résultante nulle...

il suffirait de prévoir un axe de rotation fixé de façon telle qu'on puisse brusquement le détacher. On verrait alors le disque "éjecté" de l'aquarium par les forces de pression...

Modifié 29 mai 2010 par Ygogo

[Jean-ClaudeP]

En réponse à ChiCyg

On peut supposer qu'elle équilibrera la différence de poussée verticales due aux membranes de droite et de gauche. Merci ChiCyg pour cette explication cohérente.

Pour ceux qui aurait des doutes, ce petit appareil ne tournera pas tout seul, donc il faut trouver d'où viennent les forces équilibrant les apparentes forces tendant à faire tourner ce dispositif.

[Ygogo]

(...)J'avais cependant trouvé une autre explication très différente basée sur des considérations énergétiques. Quelqu'un pour la retrouver ?

 

Re-bonjour

 

Pour qu'un système mécanique puisse "démarrer tout seul", des forces motrices doivent fournir de l'énergie (qui sera au minimum l'énergie cinétique des parties mobiles).

Pour que le système fournisse de l'énergie au milieu extérieur, il faut qu'en moyenne le travail des forces motrices soit supérieur au travail des forces résistantes.

Pour qu'une force "travaille" il faut que son point d'application se déplace dans une direction non perpendiculaire à la direction de la force.

 

Dans le système "disque dans la paroi de l'aquarium", les forces de pression sont toujours perpendiculaires à l'élément de surface sur lequel elles s'exercent.

En cas de rotation du disque, le déplacement d'un élément de surface maintient cette perpendicularité à chaque instant.

Donc le travail W = produit scalaire du vecteur F et du vecteur déplacement serait toujours nul.

 

Pas de travail, pas d'énergie fournie... Si le système est à l'arrêt, il reste à l'arrêt !

 

D'accord ?

[jarnicoton]

D'accord. Cela fera trois réponses avec la mienne :

 

Mettre le disque en rotation est lui donner de l'énergie cinétique, or il n'existe dans le système aucune source d'énergie ; pas même de l'énergie potentielle disponible.

 

 

 

(oui, j'aurais dû dire explicitement en énoncé que la densité du disque est homogène, sans quoi, un secteur angulaire plus léger lâché d'en bas côté eau pourrait le mettre en rotation : il y avait de l'énergie potentielle à transformer en énergie cinétique !)

[Toutiet]

Re-bonjour

 

Pour qu'un système mécanique puisse "démarrer tout seul", des forces motrices doivent fournir de l'énergie (qui sera au minimum l'énergie cinétique des parties mobiles).

Pour que le système fournisse de l'énergie au milieu extérieur, il faut qu'en moyenne le travail des forces motrices soit supérieur au travail des forces résistantes.

Pour qu'une force "travaille" il faut que son point d'application se déplace dans une direction non perpendiculaire à la direction de la force.

 

Dans le système "disque dans la paroi de l'aquarium", les forces de pression sont toujours perpendiculaires à l'élément de surface sur lequel elles s'exercent.

En cas de rotation du disque, le déplacement d'un élément de surface maintient cette perpendicularité à chaque instant.

Donc le travail W = produit scalaire du vecteur F et du vecteur déplacement serait toujours nul.

 

Pas de travail, pas d'énergie fournie... Si le système est à l'arrêt, il reste à l'arrêt !

 

D'accord ?

 

Ben oui (j'ai été "aux écoles"...). C'était juste pour tenter de t'égarer un peu

[yaplusdenuit]

C'est tout simple, le disque ne tourne pas parce qu'il n'y a aucune force ou plutot résultante de force, produisant un couple (ou moment) sur l'axe de rotation du disque.

 

Au post 32, Ygogo a trés bien résumé la situation. Et effectivement si on supprimait l'axe, le disque serait éjecté vers l'extérieur par la résultante des forces appliquées sur la tranche du disque. Les 2 faces du disque n'interviennent pas dans ce cas.

 

pour ne pas se faire piéger par Archiméde, il suffit de savoir que chaque élément de surface dS subit une poussée perpendiculaire à cette surface et ayant pour valeur le produit de cette surface par la pression. Cette pression étant proportionnelle à la hauteur du liquide au dessus de cette surface (et aussi à la masse volumique du liquide, et aussi à la gravité g )

La poussée d'Archiméde n'est autre que la résultante vectorielle de toutes ces forces élémentaires.

Un truc marrant: puisque ça dépend de la gravité g, il faut savoir que la poussée d'Archiméde n'existe plus en apesanteur. On peut déjà le deviner sans calcul, rien qu'à l'instinct, en se disant que s'il n'y a pas de gravité, il n'y a ni haut ni bas, or les effets dus à Archiméde on besoin d'un haut et d'un bas.

Bonne nuit !

[ChiCyg]

Jean-ClaudeP, il y a un second problème pour "ton" mouvement perpétuel, c'est peut-être le plus important : les masses ont tendance à descendre et donc amener le centre de gravité au dessous du centre de rotation ce qui bloque la rotation. Je ne l'avais pas vu et pourtant c'est évident sur le dessin.

[monocle]

Salut

J'ai lu quelque part la description d'une machine à mouvement perpétuel basée sur deux principes scientifiques absolument irréfutables.

1: Un chat jeté dans le vide retombe toujours sur ses pattes.

2: Une tartine de confiture retombe toujours du côté de la confiture.

Donc, il suffit d'attacher une tartine de confiture sur le dos d'un chat et de jeter le tout dans le vide.

Le problème étant de jeter l'ensemble d'une hauteur infinie.

[Ygogo]

(...)deux principes scientifiques absolument irréfutables.(...)

 

Bonsoir

 

Voilà une "Gedankenexperiment" très intéressante, qui devrait susciter de profondes réflexions sur WA : nous avons la chance inestimable de pouvoir compter sur d'éminents spécialistes de la gravitation et de la physique quantique.

 

Cependant, l'analyse de Monocle repose sur une catégorisation classique...

 

Comment faut-il modifier l'analyse de l'évolution du système pour tenir compte

 

- du fait que le chat est à la fois mort et vivant, comme tous les quanticiens le savent ;

 

- que le beurre est simultanément frais et jaune, comme toutes les crémières le savent ;

 

- que le vide n'est peut-être pas aussi vide qu'il en a l'air, tout comme les livres des (quoique...)

 

- etc...

 

:?:

 

A bientôt vos avis sur cette grave question !

[monocle]

Comment faut-il modifier l'analyse de l'évolution du système pour tenir compte

 

- du fait que le chat est à la fois mort et vivant, comme tous les quanticiens le savent ;

 

- que le beurre est simultanément frais et jaune, comme toutes les crémières le savent ;

 

- que le vide n'est peut-être pas aussi vide qu'il en a l'air, tout comme les livres des (quoique...)

 

- etc...

 

:?:

 

A bientôt vos avis sur cette grave question !

 

Et la confiture? est elle collée de façon homogène à la tartine? le chat quantique ou non peut il manger la confiture? tout cela est trop complexe

[Ygogo]

Courage, Monocle !

 

Ne nous laissons pas décourager par ces petites questions physico-gustativo-quantiques !

 

L'avenir énergétique de l'Humanité est en jeu, et en cherchant un peu dans les livres des frères B:censuré: on trouvera bien une équation qui résoudra tout ça !

 

[jarnicoton]

Message enlevé... Je parlais à Perpetualmotion, et après suppression de son message, j'avais l'air de répondre insolemment à Ygogo !

Modifié 13 janvier 2011 par jarnicoton

[Toutiet]

On ferme...!

[CATLUC]

Bonsoir

J'ai invisibilisé les messages de perpetualmotion en attendant l'avis d'autres modos. Mais je suis pas trop optimiste:be:

Bonne soirée.

CATLUC

[jarnicoton]

Voir mon message n°50 !

[Ygogo]

Message enlevé... Je parlais à Perpetualmotion, et après suppression de son message, j'avais l'air de répondre insolemment à Ygogo !

 

Ne t'inquiète pas, Jarnicoton

 

J'avais suivi la "résurrection" de ce fil avec la (n+1)ième théorie révolutionnaire, sans y ajouter de message. Et lors des récentes modifications, j'avais bien vu que ton message 50 ne s'adressait pas à moi, contrairement aux apparences dues à un "accident de l'histoire" !