balistique : calcul de vitesses du plomb, pendule, courbes, chairgun

[cyberniko]

salut a tous,
il y a quelques jours j'ai créé ce sujet
http://forum-airguns.com/technique-f33/calcul-de-la-vitesse-du-plomb-a-40m-avec-un-micro-t16652.htm
mais vu les mesures que j'ai fait aujourd'hui, je me permet de créer encore un nouveau sujet, un peut plus global.

le but était de faire mes premiers pas en balistique :
- mesurer la vitesse initiale du plomb en sortie de canon.
- mesurer la vitesse du plomb a 40m
- déduire grâce a chairGun 2 toutes les autres mesures possibles.

matériel :
- une carabine Diana 34 annoncée a 20 joules / 280 m/s, vieille de 10 ans avec un ressort vieux de 4 ans
- des plombs diabolo dont je ne connais même pas le poids !

- une balance alimentaire (qui sert a faire des gâteaux... pour mesurer des quantités de beurre et de chocolat quoi)
- un pot en métal, un peut de terre, une feuille, ficelle, scotch
- un ordinateur portable dans mon cas, sinon un dictaphone ou téléphone portable évolué suffira (c'est pour faire un enregistrement sonore)

peser mes plombs :
j'ai pris la balance alimentaire, j'ai mis un mouchoir dessus puis des plombs. autant de plombs qu'il fallait pour atteindre 100g.
j'ai ensuite compté les plombs sur le mouchoir...
il y avait pile 200 plombs (ce nombre rond m'as surpris !)

ca fait donc exactement 0,5 g par plomb.


Vitesse initiale du plomb

j'ai suivi le tutoriel parfait ici
http://forum-airguns.com/technique-f33/mesure-de-vitesse-au-pendule-balistique-t4626.htm?highlight=mesure+vitesse

voila mon joli pendule




mon pendule rempli de terre pesait 720g (pesé avec la balance alimentaire)
la ficelle fait 118,5 cm
après plusieurs tir, l'amplitude mesurée a oeuil nu était 68 ou 70 mm
le plomb pèse 0,5g (mesuré précédemment)

en appliquant la formule on obtient :

281 m/s avec amplitude de 68 mm
285 m/s avec amplitude de 69 mm
289 m/s avec amplitude de 70 mm

on peut donc dire que même après 4 ans, les données constructeur sont toujours valables !!

j'ai pris comme valeur de référence 285 m/s.



mesurer la vitesse du plomb a 40m avec un enregistrement sonore

j'ai tiré a 40m sur un planche de bois (l'impact fait un bruit caractéristique)
j'ai enregistré le son sur mon ordi :
http://84.246.228.119/projet/tir_40m.wav

voici ce que l'on obtient avec goldwave


on mesure le temps entre les 2 débuts de pic sonore.
goldwave nous dit 335 ms.

donc 335 ms c'est le temps mis par le plomb pour faire 40m, et au son pour revenir en reparcourant les 40m.

temps qu'a mis le son :
le son voyage a 345 m/s (c'est wikipedia qui le dit http://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_du_son)
je précise qu'il a fait 23° cet aprèm avec un grand soleil (ca joue sur la vitesse du son).

donc 40 / 345 = 0,11594 donc 115,94 milisecondes

temps qu'a mis le plomb et vitesse :

335 - 115,94 = 219,057 milisecondes donc 0,219057 secondes

40 / 0,219057 = 182 m/s

182 m/s c'est (merci Zapata) la vitesse moyenne du plomb sur les 40m, et non la vitesse instantanée a 40m.



Vérification avec chairgun

le moment critique est arrivé, on va vérifier que j'ai pas dit trop de conneries.

on ouvre chairgun, et voici mes réglages :

- fermer la widget (fenêtre) "compare pellets"

dans la fenetre "variable data" :
bouton "settings" > "units" > "metrics" (pour avoir les bonnes unités de mesure)
bouton "outils" > décocher "laser" et "killzone" (je n'ai pas de laser et je ne tue personne :))

colonne "file"
- MV 290 (c'est les 290 m/s trouvés)

colonne "Pellet 1"
- cliquer sur "pellet 1"
- choisir "RWS Hobby"
- "select"

j'ai pris ce modèle la car après vérification sur internet c'est ceux qui correspondent le plus aux miens, a part le poids :
c'est le bon calibre, c'est des plombs plat a jupe striée.
on remarque aussi que tous les plombs plats proposés par chairgun ont la même "BC" ou "pelBC".
je suppose que "pel" = pellet = plomb
"BC" = "balistic ..?" = on va dire coefficient balistique.
ce nombre détermine le frottement causé par l'air ou un métériau.
les plombs plat ont tous le même BC car ils offrent la même résistance a l'air (causé par un disque plat de 4,5 mm de diamètre).

on revient donc a la fenêtre "variable data"
colonne "Pellet 1"
- corriger la masse qui a été mesurée. on met donc 0,5 car le plomb fait 0,5 g.

colonne "scope"
- height, j'ai mis 5.

5 c'est la valeur en cm entre le milieu de ma lunette et le milieu de mon canon.


- zero (point zéro), j'ai mis 40 car ma lunette est réglée pour une cible à 40 mètres.

- mag, j'ai mis 4 car ma lunette grossit 4 fois.


colonne "graph"
- display est a 50 car on veut un graphique sur une trajectoire de 50 mètres


voici ce que nous donne chairgun


vous remarquez que si on clique sur un point de la courbe rouge, chairgun nous fait un carré rouge avec les infos à ce point.

cette courbe rouge est donc la trajectoire du plomb
le trait épais noir est ma ligne de mire.

au début ma ligne de mire est donc 5cm plus haut que le plomb
a 13 m et 40 m les 2 lignes se croisent : donc je peux faire un carton.
si je tire a 28m il faudra que je vise 2cm plus bas pour toucher la cible
si je tire a 50m il faudra que je vise 5cm plus haut pour toucher la cible.

dans le carré rouge, chairgun nous donne 176 m/s ce qui est très proche de mes 182 que j'ai mesuré.
dans le carré rouge on peut lire "ET: 0,184" (184 ms). 184 ms c'est le temps que devrait mettre le plomb pour faire 40m.
or j'ai mesuré 219 !
si ma mesure sonore est bonne, chairgun dit qu'un plomb qui met 219 ms pour faire 40 sort du canon a 243 m/s
mais 243 m/s c'est loin des 290 m/s que j'ai mesuré au pendule

donc depuis tout a l'heure je vous dit de la merde et je ne sais pas qui croire : pendule, son, chairgun ?
dans le suite du message vous verrez des éléments de réponses et dès que j'ai des mesures plus précises je vous le dirai !


en tout cas je suis content, chairgun nous donne des tables de valeurs par rapport à l'angle de visée et la distance.
j'ai beaucoup moins de mal a dégommer une canette a 50m car je sais maintenant ou viser !

La version pocketPC de chairgun est très bien. ca permet d'emmener ce logiciel partout ou on va !

vos commentaires sont les bienvenus,

a plus,

nico.

[Jérôme P]

Bravo Niko, ça c'est de l'expérimentation, vérifiée en plus par simulation informatique !

[Zapata]

Salut Niko, tes expériences sont très intéressantes, vraiment, mais un doute m'assaille (comme la tribu) : quand tu mesures le temps mis par le plomb pour arriver à 40m, tu mesures en fait la vitesse moyenne sur les 40m, non la vitesse instantanée à 40m, je me trompe ?
Du coup, si la vitesse moyenne est de 182m/s, la vitesse initiale étant beaucoup plus importante, il faut que la vitesse du plomb à 40m soit beaucoup plus faible que 182m/s.

[cyberniko]

ha pas con Zapata !

alors il va falloir revoir un peut le truc :)

depuis que j'ai posté ce sujet, je me suis aussi aperçu que la dernière valeur du carré rouge c'était "ET: 0,184" (184 ms)
ca c'est le temps qu'a mis le plomb pour atteindre les 40 m (en théorie)

or moi j'ai trouvé 219 ms.

si c'était 184 ms ça fait une vitesse moyenne de 217 m/s ce qui me parait beaucoup (en tout cas plus que mes 182).

il va falloir jouer avec les paramètres dans chairgun pour trouver la vérité :)

si vous voulez jouer avec tout mes chiffres, vous avez tout a disposition pour !

[Zapata]

Oué ça devient chaud tout ça. En tout cas, le système d'enregistrement du son est bon. Maintenant, il se peut (j'en suis pas sur hein) qu'il y ai quelques instants entre le moment ou la carabine fait du bruit la première fois, et le moment ou le plombs sort effectivement de la bouche du canon.
Chairgun prend dans les paramètres la vitesse initiale, à la bouche du canon, celle que tu as mesurée avec ton pendule. Alors que ta mesure son prend en compte le premier bruit.
Autre possibilité, plus probable à mon avis, ta mesure initiale avec le pendule n'est pas très précise.
Je me demande même si ça ne serait pas mieux de mesurer le temps entre 0 et 40m comme tu as fait, et, en connaissant les caractéristiques du plomb, en déduire la vitesse initiale. C'est à dire forcer le logiciel à te donner "ET : 219ms" et qu'en fonction de cela, il te donne d'autres infos.
Physiquement, c'est possible, tu remplaces la donnée "vitesse initiale" par "temps pour parcourir une distance X", ça "inverse" juste le calcul.
"Logiciellement", j'en sais rien, je connais pas ces trucs-là.
A mon avis en effet, ta mesure avec le son est plus précise que celle du pendule.

[Pierre]

Bonjour,

étant l'auteur du tutoriel sur le pendule balistique j'ai suivi ce sujet avec grand interêt. Bavo pour ces expérimentations !

Si le principe théorique du pendule est bien établi et démontré, il n'en reste pas moins vrai que la mesure est assez délicate et qu'il faut apporter beaucoup de soin à la réalisation du pendule et à la procédure de mesure pour obtenir une précision acceptable. Les premiers essais que j'avais faits avaient montré des erreurs de l'ordre de 30%. Ce n'est qu'en variant les paramètres de construction et en peaufinant le dispositif et le protocole de mesure que j'avais atteint des mesures fiables et reproductibles, mais ça ne vaut quand-même pas un chronographe electro-optique question précision.

Sur la photo du pendule de cyberniko les deux fils de suspension ne paraissent pas parallèles, ce qui est une source d'erreur certaine. Pour une meilleure précision il faudrait 1) un tube plus long et 2) des fils de longueurs bien égales et bien parallèles.

La mesure au son est astucieuse et devrait être fiable, mais comme le fait remarquer Zapata il y a effectivement un doute sur le chronogramme du premier son : il n'est pas certain que le début du son corresponde bien à la sortie du plomb. Il serait interessant de faire un essai en plaçant la planche de bois à courte distance du canon (1 à 2 m) et d'analyser l'enregistrement. Si on peut distinguer le son de l'impact à l'interieur du premier son, on devrait mieux comprendre à quel moment se situe la sortie du plomb dans l'enregistrement.
A suivre....

Pierre

[cyberniko]

Pierre
les 2 fils du pendule sont parallèles, c'est la perspective de la photo qui donne l'illusion.
mais je pense quand même que la boite était trop grosse (720g)
c'est a dire que 68 mm de décalage lors du tir je trouve ça assez peu et c'est donc dur de na pas se tromper.

par contre l'enregistrement du son ne marchera pas pour une distance trop courte.
le "bang" de la carabine fait près de 100ms et le bruit de la planche sera confondu et moins fort.
j'essaierai quand même demain je ne pense pas pouvoir en tirer quelque chose.

concernant ton doute sur le son et la sortie du plomb je dirai que c'est bien au début du son que commence la mesure.
si on entend le son c'est bien par ce que le piston a compressé l'air ?
le son qu'on commence a entendre c'est du a l'air contenu dans le canon qui est précipitamment mis dehors ?
ou c'est le son de la chambre de compression qui sort de la carabine ?
dans un cas comme dans l'autre le plomb est a 50cm de la sortie ou déjà sorti. pour moi c'est kif kif.
si le son dure 100ms c'est par ce qu'il se propage et rebondi sur le relief extérieur (arbre, mur...)

pour la planche, je pense comprendre pourquoi il y a 2 pics sonores.
il parait que les sons aigus se déplacent plus vite que les sons graves.
si on écoute attentivement on voie que le bruit est d'abord aigu puis grave.
wikipedia confirme car l'équation de la vitesse du son a une composante "fréquence"
du coup je ne sais pas si les 345 m/s c'est la vitesse du son aigu ou du son grave...
peut être qu'un spécialiste pourrait nous éclairer ?
il y a 30 ou 40 ms entre les deux donc ça serait cool de savoir

Zapata
selon chairgun, pour que le plomb aie mis 219 ms pour faire 40 mètres, il aurait du partir a 243 m/s


en gros,
si on fait confiance au pendule, j'ai une carabine d'enfer (290 m/s à la sortie du canon)
si on fait confiance au son, j'ai une carabine beaucoup moins bonne (243 m/s selon chairgun)

en tout cas ça m'a occupé toute une après midi :)

pour plus de précision il me faudrait des plombs dont je connais précisément le poids et un pendule plus léger.

je pense qu'effectivement l'enregistrement son est pour le moment plus précis.

il y a un autre test a faire demain :
mettre l'ordinateur prés de la cible (en le protégeant bien !) et tirer a 40m.
on arrivera peut être a distinguer le bruit d'impact et le bruit de la carabine.
dans ce cas la c'est cool :
un son et un plomb partent en même temps et arrivent a 2 moments différent, la différence de temps donnera la différence de vitesse de ces 2 composants.

[_Thierry_]

Salut Nico, j'ai suivi avec grand intéret toutes ces expérimentations, c'est vraiment
beaucoup de boulot, j'aurais une petite suggestion pour l'efficacité de la méthode
d'enregistrement sonore, bien évidemment ça peut être difficile à mettre en oeuvre
mais avec deux micros, reliés de façon filaire, et branchés en parallèle, l'un au
niveau du canon, l'autre au niveau de la cible, tu aurais un son en temps réel.
Ca annullerait le temps nécessaire au bruit de l'impact qui doit revenir au tireur.
d'une certaine manière ça rendrait la mesure plus précise sans prendre compte
des conditions météo.

[Zapata]

C'est vrai que deux micros c'est pas con !
En plaçant ton ordi près de ta cible, ta mesure sera moins précise, vu qu'il y aura moins de différence entre le son de départ et celui d'arrivée. (Un peu comme quand on trace une droite entre deux points, plus les points sont proches, plus l'erreur est grande). Enfin ça peut être intéressant quand même.

En tout cas, faudrait tester au chrono, mais je pense que la mesure de 243m/s est plus juste, pour la simple et bonne raison que les constructeurs exagèrent presque toujours les énergies, et parce que un ressort ça vieillit. La Diana 54 d'un copain fait 19J après quelques années avec le même ressort ! Si la mesure est bonne, cela fait 15J, ce qui est parait honnête pour une vieux ressort.

[cyberniko]

ThierTomini
au lieu de bricoler deux micros, au début, je voulais faire un truc avec des lamelles d'aluminium que j'ai décrit ici (en bas de page)
http://forum-airguns.com/technique-f33/calcul-de-la-vitesse-du-plomb-a-40m-avec-un-micro-t16652.htm

en gros ça revient au même mais en plus précis

l'inconvénient avec ces 2 méthodes c'est qu'il faut tirer du fil dans tout le jardin et pour le moment je n'ai pas eu le temps !

[Dédé59]

Deux petits micros electret pourraient peut-être faire l'affaire. Ils sont très sensibles et de plus le prix n' est pas du tout excessif je pense à 3Euros pour les deux en gros, à voir dans un magasin spécialisé en electronique.
Dédé59

[Zapata]

Une méthode pour calculer la vitesse instantanée à 40m pourrait être la suivante : tu places deux feuilles de papier parallèles espacées d'un mètre (l'espace entre les deux feuilles doit être très précis), tu places ton ordi à coté, et tu tires au travers des feuilles. Tu mesures ensuite le temps entre le bruit de la première et la deuxième feuille. Puis tu calcules la vitesse entre 39,5 et 40,5m en faisant la moyenne. C'est ta vitesse instantanée à 40m.
Tu peux ensuite comparer cette vitesse à celle donnée par Chairgun avec les deux "modèles" (l'un Vinit = 290m/s l'autre Vinit = 243m/s).
Je trouve ça tellement chouette que j'essaierai bien. Je connais la vitesse initiale avec un type de plomb bien précis dans ma carabine, avec ce système, je pourrai estimer l'ordre de précision de ce système de mesure.

[_Thierry_]

évidemment le filaire n'est pas le top et ça reviendrait un peu à recréer un chronomètre mais avec un plus grand passage entre chaque point de mesure, car si on veut vraiment l'efficacité autant prendre tout de suite un système avec interrupteurs , coup de départ coup d'arrivée, ça pourrait même être bricolé à l'aide d'un sympe chronomètre électronique en allant se fixer sur les contacts du bouton start stop.

[Lauisa]

il y a un autre test a faire demain :
mettre l'ordinateur prés de la cible (en le protégeant bien !) et tirer a 40m.
on arrivera peut être a distinguer le bruit d'impact et le bruit de la carabine.
dans ce cas la c'est cool :
un son et un plomb partent en même temps et arrivent a 2 moments différent, la différence de temps donnera la différence de vitesse de ces 2 composants.

Ca, à mon avis, ça ne marchera pas.

En effet, si tu peux faire tirer quelqu'un (de confiance ), postes toi à côté de la cible : Quasiment aucun bruit si ce n'est le déplacement du plomb !

Mais bon, continues tes tests, c'est très intéressant !!

[nouns]

ce qui est parfait c'est que j'ai exactement la meme chose en matos ^^

[vanx_]

Cyberniko,

La version pocketPC de chairgun est très bien. ca permet d'emmener ce logiciel partout ou on va !

Après une petite recherche Google, je n'ai pas trouver de version Pocket "gratuite" comme l'est chairgun, je me trompe ?

merci



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