De la"Puissance" et des citrouilles

Bonjour à tous
On voit de nombreux postes où se pose la question de savoir quelle est la carabine à air comprimé la plus puissante (au monde bien sûr). Pour couper cours à tous les délires je pense qu’il est nécessaire d’apporter quelques petites précision.

La « puissance » d’une carabine se mesure en Joule. Déjà petit problème, le joule n’est pas l’unité de puissance. Le joule est l’unité d’énergie. Pour se faire une idée de la « puissance d’une arme », ça fera l’affaire.

Quelques petites précisions d’abord :
Aucune arme à air comprimé n’est capable d’envoyer un projectile à une vitesse supérieure à celle du son, soit à la louche 350 m/s (et je suis optimiste) maximum les jours ou la pression atmosphérique la température et l’humidité de l’air sont au top. Pour ceux qui veulent en savoir plus sur la vitesse du son : http://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_du_son

Pour qu’une arme à air comprimée restitue une quantité d’énergie N, il faut lui fournir une quantité d’énergie forcement supérieur. Il y a plusieurs façons de stocker de l’énergie. Dans un ressort, dans un réservoir d’air comprimé, dans une cartouche de CO2, mais en aucun cas, on ne pourra restituer plus d’énergie qu’il y en a de stockée. On pourrait fabriquer une AC à ressort qui tire des plomb de 10g à 300 m/s soit450 J mais personne ne serait capable de l’armer. C’est pour cela que dès que la « puissance » monte un peu, on passe en réservoir d’air comprimé.

Maintenant que représente la quantité d’énergie restituée. Là, pas de mystère, on n’y coupe pas, c’est une formule.
E =0.5* m*V2
E, c’est en Joule
M c’est la masse, c’est en kg
V c’est la vitesse, c’est en mètre par seconde

V c’est max 350 donc V2= 350*350=122500
Pour m ça dépend du plomb, en gros en 4.5 mm, 0.5 g soit 0.0005 kg

On obtient donc E= 0.5*0.0005 * 350 * 350 = 30.625 Joule soit à la louche 30 Joule maximum.

Toutes les pubs qui donnent une « puissance » supérieure à 30 J en AC en 4.5 mm de 0.5 g c’est du pipeau.

Comment augmenter la puissance ?
La vitesse, ce n’est pas possible.
Il reste la masse du plomb, et là tout est permis, la seule limite, c’est de pouvoir stockée la quantité d ‘énergie que l’on veut restituer. A la mimine, en pliant un levier, on est vite limité, mais en stockant l’énergie dans un réservoir d’air comprimé, la voie est grande ouverte et la limite de puissance théoriquement infinie.
Imaginons un plomb de 13g on obtient 0.5 * 0.013 * 350 *350 = 796.25 J soit à la louche 800 J . Bien sûr ce ne peut plus être du 4.5 mm, mais rien ne l’empêche, d’ailleurs certains l’ont fait et d'autres chassent avec de telles armes (pas en France).

Pour vous rendre compte des possibilités, jeter un œil sur le lien suivant :
http://www.punkinchunkin.com/gallery.htm
Le but du jeu est de lancer une citrouille de plusieurs kg le plus loin possible, et ça dépasse largement le km en distance. Ce n’est pas très différend d’une carabine à air comprimé, mais c’est plus gros. La « puissance » atteint, avec une citrouille de 5 kg 0.5 * 5* 350 *350 = 306250 J pour le moins. Comme quoi il y a de la marge avec nos AC limitée à 30 J max en 4.5.

Cherchez les vidéos et les photos du matériel à air comprimé,
Je me demande si en France on pourrait faire ce genre de chose ?
Bonne lecture

Citation :

Aucune arme à air comprimé n’est capable d’envoyer un projectile à une vitesse supérieure à celle du son

Tu peux expliquer cette affirmation ?!

Citation :

On pourrait fabriquer une AC à ressort qui tire des plomb de 10g à 300 m/s soit450 J mais personne ne serait capable de l’armer.

là ça devient contradictoire:
1/2 mv² = E
1/2 (0.010) (300)² = 450J

Si on change la masse du plomb par 0.005kg au lieu de 0.010, on conserve la même energie mais pas la même vitesse ?!

1/2 (0.005) (V)² = 450J
V²= 450/0.0025
V= 424m/s

L'energie produite dépend de son origine, pas de la masse du projectile car en augmentant la masse du projectile, on diminuera forcement la vitesse..la réciproque marche aussi

Parce qu'un gaz comprimé ne peut pas se détendre à une vitesse supérieure à la vitesse du son. C'est comme ça, c'est une limite infranchissable. Dans l'air, la limite est (à la louche 350 m/s) Si c'était possible, le son irait plus vite. Le plomb ne peut pas aller plus vite que ce qui le pousse. Tout ceci n'est valable que dans l'air. Si on tirait avec une AC dans le vide, ce serait diffèrent, d'ailleurs parler de vitesse du son dans le vide, c'est bizarre non? En fait je ne sais pas ce que ça donnerait; mais la vitesse serait peut-être superieure. Si quelqu'un a une idée, c'est interressant.
C'est pareil avec des armes à poudre, la vitesse théorique de la balle ne peut dépasser la vitesse de propagation de la combustion dans la poudre. Là on dépasse 1000m/s.

Aie ... là on revient sur un débat qui fut houleux ...
Personne n'est d'accord avec cela, a priori il n'y a aucune raison que l'air ne puisse pas se détendre plus vite que le son ...
Je recherche le post, mais on risque encore de se prendre le chou avec cette histoire.

[edit] Voilà j'ai retrouvé le post qui nous confirme qu'un plomb (et l'air) peuvent bel et bien dépasser la vitesse de 340m/s.
http://airguns.forumactif.com/Les-munitions-et-Technique-c4/Technique-f33/Vitesse-de-l-air-340-M-s-t4104.htm

D'ailleurs, avec certaines armes AC, on entend bel et bien la bang de franchissement du mur du son.

YST72.
Tout à fait d'accord avec ton calcul. 5g 450 J donc 424 m/s.

Sauf que ton plomb il ne partira jamais à une vitesse supérieure à la vitesse du son, soit 350 m/s max (en étant gentil).

zcanele a écrit:

Sauf que ton plomb il ne partira jamais à une vitesse supérieure à la vitesse du son, soit 350 m/s max (en étant gentil).

C'est justement sur ce point que nous ne sommes pas d'accord !

On peut pinailler sur la vitesse du son, elle est fonction de la température, de la densité de l'air, de l'humidité. En principe, tout le monde s'entend pour lui donner une valeur d'environ 340 m/s au niveau de la mer. En cherchant bien, à 3000m d'altitude, on doit pouvoir friser les 350m/s, mais jamais les 400m/s ou plus. Ce n'est pas pour rien qu'il a fallu attendre les avions à réaction pour dépasser le mur du son.

Quand à un plomb qui avance plus vite que ce qui lui pousse au cul, c'est une légende qui rejoint celle du mouvement perpétuel. ça se saurait, et on trouverai plein d' AC avec des vitesse supérieure au son. Si certains y croient ils ont le droit, mais il faut des preuves pas des publicités.

Si certains ont les preuves, je suis prêt à les recevoir et à m'excuser.

Heu, une petite remarque :

Je pense qu'il a confusion pour certain dans le mécanisme proprement dit d'une arme à air comprimée piston/ressort, je m'explique :

Le mécanisme est : on comprime un ressort, qui, une fois la détente pressée, se relache et comprime l'air de la chambre, faisant ainsi partir le plomb...


Je pense que certain ici ont cette vision :
Quant on comprime le ressort, on comprime l'air, et quant on appuie sur la détente, l'air comprimé fair partir le plomb... Ce qui est faux, en ce qui concerne une arme piston/ressort.




Voilà. Ce n'était pas pour foutre le boxon, mais comme on parle de détente de gaz, je pense que c'est utile de le préciser. Si j'ai fait une erreur, n'hésitez pas à deleter mon post.

je pense que tu as totalement raison, mais ça ne change rien au raisonnement. Effectivement sur une AC à ressort, l'air n'est pas pré-comprimé. La compression détente du gaz, ici de l'air, ne peut dépasser la vitesse du son.

Ouai, c'est vrai, c'est un sacré débat

Pour simplifier on peut surtout dire que ça sert à rien de telles AC, autant passer au 22lr à tout les niveaux, prix, poids...

Bolo a écrit:

Heu, une petite remarque :

Je pense qu'il a confusion pour certain dans le mécanisme proprement dit d'une arme à air comprimée piston/ressort, je m'explique :

Le mécanisme est : on comprime un ressort, qui, une fois la détente pressée, se relache et comprime l'air de la chambre, faisant ainsi partir le plomb...


Je pense que certain ici ont cette vision :
Quant on comprime le ressort, on comprime l'air, et quant on appuie sur la détente, l'air comprimé fair partir le plomb... Ce qui est faux, en ce qui concerne une arme piston/ressort.




Voilà. Ce n'était pas pour foutre le boxon, mais comme on parle de détente de gaz, je pense que c'est utile de le préciser. Si j'ai fait une erreur, n'hésitez pas à deleter mon post.

Ce que je voulais surtout souligner, en fait, c'est que la propulsion du plomb est du à un "air comprimé", et non pas à un "air décomprimé/détendu".

zcanele a écrit:

On peut pinailler sur la vitesse du son, elle est fonction de la température, de la densité de l'air, de l'humidité. En principe, tout le monde s'entend pour lui donner une valeur d'environ 340 m/s au niveau de la mer. En cherchant bien, à 3000m d'altitude, on doit pouvoir friser les 350m/s, mais jamais les 400m/s ou plus. Ce n'est pas pour rien qu'il a fallu attendre les avions à réaction pour dépasser le mur du son.

Quand à un plomb qui avance plus vite que ce qui lui pousse au cul, c'est une légende qui rejoint celle du mouvement perpétuel. ça se saurait, et on trouverai plein d' AC avec des vitesse supérieure au son. Si certains y croient ils ont le droit, mais il faut des preuves pas des publicités.

Si certains ont les preuves, je suis prêt à les recevoir et à m'excuser.

Mais tu as raison, tu parles de la vitesse du son, nous sommes d'accord, mais la vitesse du son n'a strictement rien à voir avec la vitesse de l'air. La vitesse du son est la vitesse de déplacement de l'onde sonore dans l'air, lors du déplacement de cette onde sonore, l'air ne se déplace pas du tout, c'est uniquement la capacité des molécules d'air de faire se propager l'onde par leur biais.

La vitesse du son dans le verre est de 5300m/s alors que le verre ne se déplace pas, donc suivant ta théorie, étant donné que la masse de verre ne se déplace pas intrinsèquement, la vitesse de l'onde sonore devrait être de 0m/s !

De la même mainère sur une arme a feu, la propulsion est réalisée par la compression d'un gaz à l'arrière de l'ogive. Certaines munitions ayant une vélocité de plus de 1000m/s cela entrainerait que le gaz de combustion (quand même composé d'air en plus des particules de poudre brûlée) aurait la capacité de faire se propager une onde sonore a 1000m/s.
Je cite :

Citation :

Il ne faut pas non plus confondre cette vitesse (la vitesse du son) avec celle des molécules constituant le matériau, ni celle des particules fluides dans le cas d'un fluide.

Le principal facteur jouant sur la valeur de la vitesse du son est la densité du milieu de propagation

Petite précision quand même, la vitesse du son croit avec la température.
Quand on comprime un gaz, système ressort piston d'une AC, il chauffe. La vitesse de propagation des ondes augmente donc. La vitesse du son aussi dans la chambre où se trouve le piston par rapport au milieu extérieur pris comme référence.
Si par exemple les conditions de température ambiante font que la vitesse du son est de 340 m/s, au moment où on lâche le coup l'air est comprimé dans la chambre par le piston. Il chauffe, donc la vitesse du son augmente par rapport à l'extérieur du canon de l'arme. Le plomb est donc poussé par un gaz qui se déplace à une vitesse supérieur à la vitesse du son à l'extérieur du canon. Sa vitesse va donc dépasser la vitesse du son à l'extérieur du canon au moment où il sort à la bouche.
Ok mais de combien?
La vitesse est liée à la température par la formule suivante: http://fr.wikipedia.org/wiki/Vitesse_du_son
V (m/s) = racine (1.4*287*(273+T)
on obtient ainsi les vitesse max suivante:
0---331
20---343
40---354
60---365
80---376
100---387

Reste à mesurer elevation de température réelle sachant qu'au cours de la détente du gaz, il se refroidi.

C'est à ce sens que l'on peut dire qu'une AC peut tirer plus vite que la vitesse du son. Mais en réalité, la vitesse du plomb n'a toujours pas dépassé la vitesse du son dans le gaz en pleine détente. On ne peut pas parler de publicité mensongeaire de la part de Diana, ni de bidonnage de la part de Cîble, mais c'est quand même un peut osé de titrer "De l'air comprimé supersonique".

"la vitesse du son n'a strictement rien à voir avec la vitesse de l'air"

Si, la transmission d'une onde sonore dans un gaz se fait par déplacement des molécules composant ce gaz. Comme un son est une onde dont le sens de déplacement varie dans le temps, les molécules avancent et reculent au même rythme. Leur déplacement en moyenne est nul. Exactement comme une goutte d'eau dans la mer, elle avance et recule sans arrêt, mais reste toujours à la m^me place.
Quand au canon où l'air devant l'obus se déplace à une vitesse supérieur au son, c'est faut. On retombe sur le même problème, la vitesse du son dans le canon corresponds à la vitesse de l'obus. Comment est-ce possible puisque l'obus dépasse les 1000m/s. Il suffit de respecter les lois de la physique et de monter en température. Si on comprime l'air, il chauffe. à 2260 degré C la vitesse du son est de 1008 m/s et ça marche.

Maintenant une AC à 2200 degrés pourquoi pas.

Mais ... tout ce que tu dis est absolument correct, je ne le nie pas du tout, mais tu reviens toujours avec la vitesse du son (onde sonore) mais pas de la vitesse de l'air !!!!
De plus, mesures à l'appuis, une carabine Gamo (la 1250 Hunter) propulse bel et bien la plomb a 1250fps soit +/-380m/s et il existe une video ou cette meme armes avec un plomb encore plus léger a été mesurée sur chronographe à 1600fps soit 487m/s.
Je persiste a dire que la vitesse de détente de l'air n'a rien a voir avec la vitesse de l'onde sonore dans l'air.

Si tes affirrmations sont correctes, il va falloir attaquer par exemple cette entreprise qui vend des appareils de mesure de la vitesse de l'air jusqu'à des vitesses de 19200fps soit 5800m/s !
http://www.dwyer-inst.com/htdocs/airvelocity/Series400Price.cfm

David a écrit:

Je persiste a dire que la vitesse de détente de l'air n'a rien a voir avec la vitesse de l'onde sonore dans l'air.

+1.
Pourquoi y aurait-il un lien ?
Je ne comprends pas cette perpetuelle comparaison.
Le son est une vibration. L'air peut se déplacer a des vitesses supersoniques.
Pourquoi ne pourrait-elle pas ?

Heu, la vitesse du son augmente avec la température ?


Encore une fois, je ne suis pas physicien, mais il me semble que si la température augmente, l'air est moin dense, donc la vitesse du son dans l'air devrait diminuer, non (puisque la distance entre les molécules est plus éloignée, la distance à parcourir pour qu'elles se collisionnent l'est aussi) ? J'etend par là : plus la "matière" dans laquelle le son se propage est dense, plus sa vitesse sera élevée.

ex: air<eau<bois<marbre


Non?

La vitesse du son augmente avec la température, oui. Voir par exemple http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/sound.html

Par contre, je ne parviens pas à comprendre pourquoi on ne pourrait pas avoir une détente supersonique de l'air comprimé. Je manque de connaissances physiques pour intervenir de manière pertinente, mais à partir du moment où l'on accepte que la vitesse de l'onde sonore ne dépend pas de la vitesse de déplacement des particules, je ne vois pas ce qui empêcherait ce fait.

Si quelqu'un a une bonne référence sur la physique du phénomène, je suis preneur. Cela m'intrigue pas mal (un peu trop même, car je suis censé bosser aussi...).

Ok, si la NASA le dit... En y réfléchissant, c'est vrai que ç'est tout à fait exact.

Lepigeon a écrit:

à partir du moment où l'on accepte que la vitesse de l'onde sonore ne dépend pas de la vitesse de déplacement des particules, je ne vois pas ce qui empêcherait ce fait.

C'est ce que j'essaie de faire comrendre depuis le début !!!
Tu as parfaitement résumé mon ami !

Bon, j'ai craqué en cherchant un peu.

Voilà pour l'heure ce que j'ai trouvé, et cru comprendre. Si on prend un gaz parfait et qu'on considère une détente adiabatique (sans échange de chaleur avec le milieu extérieur), alors la vitesse de détente du gaz est fonction de la vitesse du son (la constante adiabatique et la vitesse du son sont liées). Or, l'hypothèse d'une détente adiabatique est facilement violée, en particulier dans le cas d'une forte surpression (plus la présence du plomb qui ralenti le processus), et donc ne s'applique pas dans le cas d'une arme à air comprimé. Il faut en outre pour appliquer ce principe avoir une température constante. Or si la compression par le piston est elle adiabatique (en raison du faible temps de compression), le gaz s'échauffe. Et donc en plus la vitesse du son est alors plus grande! Bref, j'ai le sentiment que toutes les hypothèses nécessaires pour affirmer qu'une AC ne peut dépasser la vitesse du son sont invalidées.

Maintenant, je n'ai jamais eu de cours de thermodynamique, et je ne suis absolument pas certain de ce que j'ai écrit ci-dessus. Je n'ai plus le temps de chercher d'avantage aujourd'hui, mais peut-être quelqu'un pourrait-il confirmer/infirmer mon propos. Voici la source principale de mes propos: http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02.old/divers/clement.html

J'ai décompressé (c'est le cas de le dire), en cherchant 5 minutes supplémentaires.

Première conclusion: plusieurs tireurs rapportent des mesures de vitesses supérieures à la vitesse du son. J'en déduit que oui, il est possible de dépasser la vitesse du son, au moins considérée par rapport à l'air ambient.

Quel régime exact a lieu au sein de la carabine (le détente des gaz - à ne pas confondre avec une vitesse de déplacement d'un gaz - est-elle inférieure ou supérieure par rapport à la vitesse par rapport au milieu d'intérêt, différent de l'air ambient)? Je ne sais pas. Mais je ne serais pas surpris que les lois invoquées pour réfuter la possibilité d'un tir supersonique ne soient tout simplement pas d'application par invalidation des hypothèses sous-jacente. J'aimerais cependant trouver une étude sérieuse du phénomène.

Est-ce utile une arme à air supersonique? Apparemment non, car le plomb perd rapidement de la vitesse, passant d'un régime supersonique à un régime subsonique, or cette transition tendrait à le déstabiliser.

Donc ma conclusion par rapport à ces affirmations que je considère cependant comme non certifiées sont qu'il est possible de dépasser la vitesse du son, mais qu'une fois encore, l'intérêt réside surtout dans la possibilité de pouvoir se vanter, du genre, "J'ai la plus longue"...

Lepigeon a écrit:

Bon, j'ai craqué en cherchant un peu.

Voilà pour l'heure ce que j'ai trouvé, et cru comprendre. Si on prend un gaz parfait et qu'on considère une détente adiabatique (sans échange de chaleur avec le milieu extérieur), alors la vitesse de détente du gaz est fonction de la vitesse du son (la constante adiabatique et la vitesse du son sont liées). Or, l'hypothèse d'une détente adiabatique est facilement violée, en particulier dans le cas d'une forte surpression (plus la présence du plomb qui ralenti le processus), et donc ne s'applique pas dans le cas d'une arme à air comprimé. Il faut en outre pour appliquer ce principe avoir une température constante. Or si la compression par le piston est elle adiabatique (en raison du faible temps de compression), le gaz s'échauffe. Et donc en plus la vitesse du son est alors plus grande! Bref, j'ai le sentiment que toutes les hypothèses nécessaires pour affirmer qu'une AC ne peut dépasser la vitesse du son sont invalidées.

Maintenant, je n'ai jamais eu de cours de thermodynamique, et je ne suis absolument pas certain de ce que j'ai écrit ci-dessus. Je n'ai plus le temps de chercher d'avantage aujourd'hui, mais peut-être quelqu'un pourrait-il confirmer/infirmer mon propos. Voici la source principale de mes propos: http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02.old/divers/clement.html

Tu a raison sur ton propos ,j'ai eu des cours de thermodynamique pour avoir ma lisence de mecanicien de machines fixes et je travail depuis 30 ans dans ce domaine .

Voilà le post qui manquait et je suis 100% d'accord avec toi Lepigeon, il n'y a aucun intérêt a passer la barrière supersonique avec un plomb, u moins avec nos petits calibres.

Par contre, a mon sens la discussion relève plus de la physique et je reste persuadé que la vitesse de déplacement de l'eir peut être supersonique.

Par contre, totalement d'accord sur le fait que des vitesses supersoniques au dela des 350m/s sont plus que totalement inutiles.

Certains sites specialises tel que galeon pour ne citer que lui mettent en evidence le fait qu'il est preferable de ne pas depasser la vitesse initiale de 275 m/s en calibre 4.5, pour eviter, selon eux toujours, une diminution sensible de la precision, a mediter donc...
On prefereras de ce fait des plombs lourds (egal ou >0.6grammes) pour des carabines 4.5 dote d'une vitesse initiale eleve (egale ou >300m/s) et ce, afin de ne pas nuire a la precision de l'arme.