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Ocillations et résonnance Quand une remontée devient une balançoire

#1 L'utilisateur est hors-ligne   jclf 

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Posté 05 janvier 2018 - 03:39

Bon matin / Bonjour / Bonsoir / Bonne nuit à tous Image IPB.

J'ouvre ce sujet car malgré mes recherches je n'ai pas retrouvé de sujet central sur les oscillations et résonances du câbles et des véhicules qui y sont accrochés.

C'est une petite vidée assez impressionnante qui m'y a fait penser :vidéo du Huffinton Post et celle (plus complète) d'une témoin
Et oui, avec la tempête qui vient de traverser les alpes, certains en ont profité pour faire de la balançoire (les chanceux, c'était même pas prévus dans le forfait je parie Image IPB).

On y observe un beau phénomène de résonance locale (le brin descendant n'est pas touché, tout comme les sièges plus en amont ou en aval) avec un oscillation du siège et du câble avec une amplitude de plus de 90° ! On notera la transmission de ce mouvement aux autres sièges (via le câble) mais leur amplitude est bien moins marquée.

C'est un phénomène qui n'est pas rare en crête et plus particulièrement sur les sièges à bulle.

Après ce que j'aimerai savoir c'est comment, au final, ils ont réussi à les évacuer ? Ont-ils dû attendre une accalmie ? (mais là mon autrichien/allemand n'est pas assez développé pour récupérer des informations dans les médias locaux)

Et d'ailleurs, les sièges d'aujourd'hui sont-il réellement conçu pour réduire ces risques ? Car il n'y a pas eu d'accident en tant que tel, mais sur les remontées bien exposées ce n'est pas si rare que ça (à vide, mais pas comme ici avec des passagers, mais je ne sais pas comment se sont déroulés les évènements à Gaschurn pour que le remontée soit encore avec des passagers alors qu'une belle tempête été annoncée...)
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#2 L'utilisateur est hors-ligne   fredo_chato 

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  Posté 05 janvier 2018 - 19:04

Et à coté de ça sur des Télésièges construits outre-atlantique les pinces glissent sur le câble sans raison apparente mais il ne faut pas critiquer leurs constructeurs...

La les conditions sont plus que sévères, sièges partiellement chargé mouvements brusques et rapides d'un véhicule alourdi par une bulle, angle importants de balancement selon 2 axes et pas de victime. Le niveau de performance et solidité des constructeurs européens est quand même très élevé et rempli plus que nécessaire les contraintes d'exploitation... Si le matériel résiste à de telles sollicitations ce n'est pas sans un certain réconfort dans le cadre de l'exploitation en conditions normales...

Il existe d'autres vidéos impressionnantes sur le net de ce style mais le phénomène m'échappe encore un peu.
la contrepètrie se définit comme l'art de décaler les sons que débite notre bouche
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#3 L'utilisateur est hors-ligne   jclf 

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Posté 06 janvier 2018 - 05:02

Voir le messagefredo_chato, le 05 janvier 2018 - 19:04 , dit :

Il existe d'autres vidéos impressionnantes sur le net de ce style mais le phénomène m'échappe encore un peu.


C'est un phénomène assez classique de résonance liée au vent.

On va prendre pour exemple la balançoire (celle qui est suspendue que l'on trouve dans les jardins d'enfants), mais dans ce cas la résonance n'est pas liée au vent :
Au début l'enfant (et la balançoire, car du point de vue mécanique ils ne forment qu'un seul et unique système) est immobile, mais en bougeant un peu ses jambes il va commencer un mouvement de balancement. Une fois que le balancement à commencé, en répétant ce même mouvement au bon moment, il va accentuer ce balancement de plus en plus.
En fait, quand l'enfant balance ses jambe en avant, puis en arrière il "excite" le système, il va lui donner un peu d'énergie. Il faut voir l'enfant et la balançoire comme un pendule : il va osciller à fréquence constante (c'est à dire qu'il va mettre toujours le même temps pour faire un aller-retour, quel que soit la longueur de cet aller retour). Cette fréquence d’oscillation va correspondre à la fréquence de l’excitation de l'enfant (le moment où il balance ses jambes en avant). Si on considère qu'il met deux secondes pour faire un aller-retour, alors toutes les deux secondes l'enfant bouge ses jambes. Cette même fréquence (ici 2 par secondes, soit 0,5 s-1 ou Hz) est appelée fréquence propre du système ou fréquence de résonance.

Maintenant on va remplacer les mouvements de l'enfant par du vent, un vent qui souffle en rafales. On va même remplacer le tout par un simple pendule (un petit poids suspendu au bout d'une corde) face à votre visage. Si la fréquence propre de ce pendule est de 0,5 Hz, si vous vous mettez en souffler dessus toutes les 2 secondes il va se mettre en mouvent, il va osciller de plus en plus. On a remplacé le mouvement des jambes de l’enfant par des rafales de vent. Il est très important de souffler avec une fréquence identique de celle de la fréquence propre du système (ou cette fréquence divisée par un entier positif : par exemple en soufflant toutes les 4 secondes, soit 0,25 Hz, ça marche aussi mais c'est deux fois moins efficace) sinon ça ne marchera pas. C'est une expérience que l'on peu faire chez soi, facilement. Le plus "dur" étant de déterminer la fréquence propre du système, mais la physique nous donne déjà un résultat : il faut souffler toutes les 2 x 3,14 x √ (longueur du pendule en mètre / 9,81) secondes (bref pour un pendule de 1 mètre ça fait 2 secondes pile comme par hasard !), mais mieux vaut prendre une masse pas trop lourde ou trop légère si on veut un bon résultat !

C'est la même chose qui se passe sur le télésiège : la fréquence des rafales de vent est la même que la fréquence propre du siège avec ses passagers, ce qui causse une entrée en résonance du siège avec un balancement assez impressionnant.

Pour en conclure avec la résonance, elle s'explique assez bien du point de vue énergétique : si on reprend l'exemple du pendule (et un siège est grosso-modo un pendule lui aussi) énergétiquement il subir des pertes et des gain d'énergie :
- il va perdre de l'énergie pour tout ce qui est généralement lié aux frottements : frottements de l'air, frottement au niveau du point d'attache du pendule...
- il va en gagner à chaque rafale de vent qui a lieu au bon moment.
Si le bilan global de tout ça est positif (si il gagne en énergie), cette énergie sera un énergie cinétique*, c'est à dire une énergie liée au mouvent du pendule, à sa vitesse. Donc si on maintient l’excitation suffisamment longtemps on va arriver à :
- soit un équilibre, à force de bouger plus vite les frottement et les pertes d'énergie augmentent et compensent alors l’excitation. On parle d'équilibre des échanges énergétiques : le pendule (ou le siège) lui va continuer à bouger, mais il ne bougera pas plus ou pas moins. C'est un régime stationnaire, les mouvement reste identique : c'est ce qu'on voit dans la vidéo de mon premier message.
- soit à la destruction du système car les composants mécaniques ne vont plus pouvoir soutenir des efforts constamment plus grands et vont donc casser. Ce qui dans le cas du télésiège va conduire à un accident, le plus probablement à un décrochage du siège du câble.

* Qui va alterne avec une énergie potentielle de pesanteur, mais pour simplifier on va pas aborder ce point ici

La résonance ne concerne pas que les pendules, globalement elle concerne tout : chaque chose, chaque objet à une fréquence propre qui peut le faire entrer en résonance si on l’excite selon celle-ci. C'est ce qui est arrivé au pont de Taccoma en 1940 à cause du vent ici aussi. C'est ce qui est utilisé dans une grande majorité des instruments de musique, mais d'une manière un peu différente (on ne vient pas taper exciter à intervalles régulier). Mais il est vrai que globalement on cherche à éviter à tout prix tout phénomène de résonance mécanique, car c'est rarement bon pour les pièces...

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#4 L'utilisateur est hors-ligne   Romain1 

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Posté 06 janvier 2018 - 19:56

Commentaire très drôle dans la vidéo :
ICI

("d'autres ont préférés se réfugier sur un pylone")

Ce message a été modifié par Romain1 - 06 janvier 2018 - 19:57 .

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#5 L'utilisateur est hors-ligne   Guillaume69 

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Posté 06 janvier 2018 - 20:10

Voir le messageRomain1, le 06 janvier 2018 - 19:56 , dit :

Commentaire très drôle dans la vidéo :
ICI

("d'autres ont préférés se réfugier sur un pylone")

C'est sur que les vacanciers ont toujours des talents d'équilibristes et sont du genre à se réfugier tout seuls sur un pylône. :D
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#6 L'utilisateur est hors-ligne   poma74 

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Posté 06 janvier 2018 - 20:57

Surtout en pompes de ski et avec un fort vent + le siège qui balance :D !!

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