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« Montgolfière en papier » : différence entre les versions
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Après quelques essais, je n'ai toujours pas réussi à savoir quel type de bande adhésive utiliser. Pour l'instant, j'ai opté pour le plus léger. C'est le scotch brun. On voit la différence sur la photo, avec le scotch carrossier. | Après quelques essais, je n'ai toujours pas réussi à savoir quel type de bande adhésive utiliser. Pour l'instant, j'ai opté pour le plus léger. C'est le scotch brun. On voit la différence sur la photo, avec le scotch carrossier. | ||
Cependant, il faut mettre la bande adhésive à l'extérieur de la montgolfière. Sinon, | Cependant, il faut mettre la bande adhésive à l'extérieur de la montgolfière. Sinon, elle risque de fondre avec la chaleur à l'intérieur. Peut être que le scotch carrossier résiste mieux à la chaleur. | ||
Dans mes essais, la bande adhésive plastique à tout de même résisté. | Dans mes essais, la bande adhésive plastique à tout de même résisté. | ||
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[[Image:Montgolfière sur la balance.jpg|thumb|250px|Mesure du poids de la montgolfière]] | [[Image:Montgolfière sur la balance.jpg|thumb|250px|Mesure du poids de la montgolfière]] | ||
==Principes== | |||
Le constat des frères Montgolfiers était que l'air chaud est plus léger que l'air froids donc il a tendance à se retrouver au dessus de l'air froid. Le principe de la montgolfière est donc d'emprisonner de l'air chaud pour s'élever avec. | |||
=Liens externes= | La montgolfière est une application du principe d'archimède. Pour résumer, on peut dire que: | ||
La masse utile de la montgolfière = la masse d'air déplacée par le ballon - la masse de l'air dans le ballon - la masse du ballon lui même. | |||
La masse utile est donc le produit du volume avec la différence des masses volumique de l'air intérieur et extérieur, au quel on soustrait le poid de l'enveloppe et de la nacelle du ballon. | |||
==Volume== | |||
Nous avons donc besoin de connaître le volume de la montgolfière. | |||
Notre modèle est composé de 3 parties: | |||
*le sommet est une pyramide à base hexagonale. | |||
*le corps est un prisme à base hexagonale. | |||
*la cheminée est une pyramide tronquée à base hexagonale. | |||
Ce qui nous donne avec les dimensions proposées dans le modèles un volume de 0,25189 m³ | |||
==Masse volumique de l'air== | |||
La lettre grec <math>\rho</math> est le symbole de la masse volumique. | |||
<math>\rho=\frac{M}{V}=\frac{kg}{m^3}</math> | |||
La masse volumique de l'air change suivant la température, la pression et l'humidité de l'air. | |||
Sur le site thermexcel<ref>Table de mesure de la masse volumique de l'air: http://www.thermexcel.com/french/tables/massair.htm</ref>, on trouve une table de mesure de la masse volumique de l'air pour différentes températures et humidités. | |||
Dans ces mesures, on trouve une masse volumique en fonction des conditions de température et humidité: | |||
*-5°C, 75% humidité => 1,315 kg/m³ | |||
*0°C, 75% humidité => 1,290 kg/m³ | |||
*5°C, 75% humidité => 1,266 kg/m³ | |||
*90°C, 75% humidité => 0,78 kg/m³ | |||
Il est possible d'extrapoler la valeur de la masse volumique pour de l'air sec à la pression atmosphérique à partir des valeurs pour le 0°C. | |||
<math>\rho=1,293*\frac{273}{\frac{273}{T}}</math> | |||
''où ''T'' est la température voulue en °C'' | |||
Pour les conditions normales des mois de janvier février, pendant lesquels nous allons faire nos vols, la température extérieure se situe en bonne moyenne entre -5°C et +5°C et le taux d'humidité vers 75% - 80%. | |||
Pour ce qui est des conditions de l'air à l'intérieur de la montgolfière, c'est beaucoup plus dur à dire. Je vais tenter de faire des mesures en tout cas pour la température. | |||
D'après mes mesures, je suis aisément parvenu à une température de 90°C à l'intérieur de la montgolfière et elle s'est envolée. | |||
Pour ce qui est de l'humidité, au départ, on a de l'air identique à celui de l'extérieur, donc ~75% et après cet air s'assèche au chauffage. | |||
Si l'on observe les mesures de la masse volumique de l'air en fonction de la température et de l'humidité, on remarque les choses suivantes: | |||
*si l'humidité augmente => la masse volumique diminue. | |||
*si la température augmente => la masse volumique diminue. | |||
*La capacité de la montgolfière à s'envoler est directement en fonction de la différence entre la masse volumique de l'air extérieur et de l'air intérieur. | |||
L'idéal, est d'avoir de l'air sec et froid à l'extérieur et de l'air chaud et humide à l'intérieur. On remarque donc que l'hiver est plus propice aux vols de montgolfières. Il est plus facile de faire une plus grande différence de température entre l'air extérieur et intérieur. | |||
En ce qui concerne l'humidité, c'est une constatation théorique, je n'ai jamais tenté de mesurer effectivement la différence si l'on humidifie l'air à l'intérieur de la montgolfière ! Ce sera une expérimentation à faire lors de la prochaine sortie. | |||
==Poids du ballon== | |||
Dans tous les calculs, il est important de ne pas confondre le poids qui est une force et la masse . | |||
De plus, dans les masses, il ne faut pas s'emmêler les pinceaux entre les kg et les g !! Les masses volumiques sont toujours en unité SI, donc en Kg/m3 donc on fait tout le calcul avec des kg, ce qui est parfois déroutant pour indiquer des masses très petites que nous cherchons à avoir. 1g = 0.001 kg | |||
P = m x g | |||
Notre modèle de montgolfière est fait avec 8 feuilles de papier de soie. (si l'on découpe 3 triangles formant le sommet par feuille) Chaque feuille pèse 8g. Comme les feuilles ne sont pas entières on gagne un peu de poids. La nacelle faite avec un godet d'alu et des fils de fer pèse 6g. Après avoir pesé le tout, on trouve que la masse totale de la montgolfière est de 72g. | |||
==Masse utile de la montgolfière== | |||
Dans notre cas la masse utile de la montgolfière va être utilisée pour mettre le carburant. Donc c'est la masse de pâte combustible que l'on peut mettre dans la nacelle. | |||
La masse utile est donc le produit du volume avec la différence des masses volumique de l'air intérieur et extérieur, au quel on soustrait le poid de l'enveloppe et de la nacelle du ballon. | |||
M<sub>utile</sub>= 0,25189 m³ x (1,290 kg/m³ - 0,78 kg/m³ ) - 0,072kg = 0.128 - 0.072 = 0,056 => 56g | |||
= Annexes = | |||
== Références == | |||
<references /> | |||
==Liens externes== | |||
Il y a de nombreux site web qui ont trait à la fabrication de montgolfière et beaucoup d'autre qui traitent des principes physiques qui permettent à une montgolfière de voler. En voici une liste non exhaustive | Il y a de nombreux site web qui ont trait à la fabrication de montgolfière et beaucoup d'autre qui traitent des principes physiques qui permettent à une montgolfière de voler. En voici une liste non exhaustive | ||
*http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/charrier/sp/mpate04a/montgolfiere.htm | *http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/charrier/sp/mpate04a/montgolfiere.htm | ||
| Ligne 143 : | Ligne 222 : | ||
*http://pagesperso-orange.fr/ballonsolaire/ Une autre type de montgolfière le ballon solaire. | *http://pagesperso-orange.fr/ballonsolaire/ Une autre type de montgolfière le ballon solaire. | ||
*http://fr.wikipedia.org/wiki/Poussée_d%27Archimède Le principe de la poussée d'archimède qui permet à la montgolfière de s'envoler. | *http://fr.wikipedia.org/wiki/Poussée_d%27Archimède Le principe de la poussée d'archimède qui permet à la montgolfière de s'envoler. | ||
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|domaine = animation | |||
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