La physique appliqué aux bolts.

Tous les topics traitant des répliques de type bolt de manière générale, sans rentrer dans une catégorie mécanique en particulier.
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Alumyx
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La physique appliqué aux bolts.

Message par Alumyx » 13 janv. 2009 21:13

Petit cours de physique appliqué à l’airsoft, ou comment calculer la puissance de vos répliques.


;) Introduction

Comme j’ai pu le lire de nombreuses fois sur moultes posts, les calculs en ce qui concerne la puissance de nos répliques sont souvent faux... Mais dans 5 minutes, vous ne ferez plus aucunes fautes... Nota pour la suite, j'utilise puissance et énergie indifféremment par la suite, c'est un abus de language, et on ne devrait parler QUE d'énergie cinétique.

1) Les « fps » c’est quoi ?

FPS signifie en anglais « feet per second », soit en français, « pieds par secondes », soit une unité de distance par unité de temps. En clair, une vitesse. Sachant que un pied vaut 0.3048 mètre, 1 fps = 0.3048 m/s (le mètre par seconde est l’unité du système international, noté SI). Pour le fun, en km/h, ça donne : 1 fps = 0.3048*60²/1000 = 1.09728 km/h.

Par contre, une vitesse, c’est tout sauf une puissance. En effet, puissance et vitesse n’ont rien à voir : une bouteille vide qui vous tombe sur le petit orteil ne vous fera pas le même effet que si elle était pleine...

2) Importance de la masse.

Tout d’abord, ce n’est pas le poids qui importe, mais la masse (le poids est proportionnel à l’accélération de la gravitée, soit à la surface, 9.81m/s. Il s’exprime en Newton (N), et c’est une force, pas une masse : je pèse 82kg, mon poids est donc à la surface de 82*9.81 = 804.42 N ! (C’est moins glorieux d’un coup !) Mais bon, par abus de langage, on confond les deux termes).

Donc, on disait que sans masse, la vitesse ne sert à rien ! Or en airsoft, la masse des bille varie beaucoup, bien que l'on utilise souvent la bille de 0.20 grammes comme une référence. Mettez vous bien dans la caboche que des fps sans le grammage de la bille, sa ne veux rien dire !

3) Notion de "puissance".

La puissance de notre bille vient de deux facteurs : l’énergie potentielle (Ep) qui est ici totalement négligeable (elle est du au fait que votre bille acquiers de l’énergie en perdant de l’altitude : un parachutiste est beaucoup plus « puissant » à 30 cm du sol qu’à 30 cm de son avion en vol ! Par contre, une bille qui vous tombe sur la caboche, même de 10 m, ne vous fera pas grand mal...), et de l’énergie cinétique (Ec).

4) Ec = ½ m v²

La clef du calcul de l'énergie cinétique, c'est cette équation : Ec = ½ m v² ! Résumons :

* Ec = Energie cinétique, la "puissance" de votre réplique en Joule (J).
* m = masse, ici le poids de votre bille en Kg, ce qui pour de la 0.20 g nous donne un petit 0.00020 Kg.
Pour le petit rappel : 1 Kg = 1000 grammes, donc pour passer le poids de vos bbs en Kg, divisez le par 1000.
* v = vitesse en m/s. Pour passer des fps en m/s, multipliez les fps par 0.3048.

5) Les formules prêtes à l’emploie !

Voici une petite liste d’anti-sèche :
(A noter ici que Ec est toujours une énergie, donc en Joule.)

5.1) Obtenir la "puissance" en J :

Ec = (1/2) * (grammage de la bille en gramme)/1000 * (vitesse en m/s)²
ou : Ec = (1/2) * (grammage de la bille en gramme)/1000 * (vitesse en fps * 0.3048)²

5.2) Obtenir la vitesse en m/s :

Vitesse en m/s = racine carré de : (Ec / ( (1/2) * ( (grammage de la bille en gramme)/1000) ) )

5.3) Obtenir la vitesse en fps :

Vitesse en fps = ( racine carré de : (Ec / ( (1/2) * ( (grammage de la bille en gramme)/1000) ) ) ) / 0.3048

5.4) Obtenir le grammage de la bille :[/b]

Grammage de la bille en gramme = 1000 * ( Ec / ( (1/2) * v² ) )

5.5) Convertir des fps en m/s :

Vitesse en m/s = vitesse en fps * 0.3048

5.6) Convertir des m/s en fps :[/b]

Vitesse en fps = vitesse en m/s / 0.3048

Conclusion

Bon, c’est sur, il existe la dose de programmes qui font tout sa d’un seul coup, mais on se sent tellement moins con une fois que l’on a tout ça en tête !

A retenir une bonne fois pour toutes :

* Les fps ne veulent RIEN dire sans le grammage de la bille, la 0.20 étant, en général, la bille de référence (perdez cette mauvaise habitude, utilisez la bille de jeu).
* Pour une énergie donné, plus une bille est lourde, plus elle voyagera lentement.
* Le seul paramètre qui joue sur la puissance (à billes équivalentes, attention au Joule-creep), c’est la vitesse.
* La portée théorique ne peut pas se déduire de la puissance (et donc des fps), en effet, le hop up entre en jeu, et là, c'est un problème d’aérodynamique beaucoup plus complexe.

Voila, en espérant que personne ne s’endormira en lisant ce post... C’est sur que j’ai un peu chipoté sur le début, mais au moins, je ne pense pas avoir oublié un détail !
Dernière modification par Alumyx le 06 juin 2023 14:04, modifié 3 fois.
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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par duffman » 13 janv. 2009 21:27

Moi je dis qu' il y' a une rubrique qui a trop longtemp été inactive .. (le 13 Oct 2004 21:34)

Et je dis aussi qu' un certain Allumyx a bien gagner le droit d' y faire un petit tour ..

Un grand bravo !!! Tu va me faire prendre gout aux maths ^^
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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Dabz » 13 janv. 2009 22:26

Je vais parler de ce sujet avec mon prof de physique demain, il aime bien parler tranquillement et pas faire le cours de toute façon ^^
Je vais essayer de voir les principales forces qui rentrent dans l'équation avec lui ^^
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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Decoy » 13 janv. 2009 22:59

Alumyx a écrit :3) Notion de puissance.


La puissance de notre bille vient de deux facteurs : l’énergie potentielle (Ep) qui est ici totalement négligeable (elle est du au fait que votre bille acquiers de l’énergie en perdant de l’altitude : un parachutiste est beaucoup plus « puissant » à 30 cm du sol qu’à 30 cm de son avion en vol ! Par contre, une bille qui vous tombe sur la caboche, même de 10 m, ne vous fera pas grand mal...), et de l’énergie cinétique (Ec) ! A la la ! Ec ! Le cauchemar de vos cours de physique ! Mais c’est bien là qu’est la clef de l’équation qui nous intéresse !

Je sais pas si Gérard Lemeignan a écrit un bouquin dessus (si oui achetez le(s)!!!!) ... Mais il été Prof de physique à la fac ... de son temps vu que c'est mon grand-père ^^

Je verrai avec lui si il se souvient de quelque trucs à l'occaz' ^^

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Dogi
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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Dogi » 14 janv. 2009 11:35

A vrai dire, pour que ce topic ai une réel utilité, il serait bon d'y definire des objectif (parcque parler physique pour parler physique... 1 ca ne sers à rien et 2 ca pourait devenir chiant).

L'explication d'Alumyx est interessante... Même si je savais tout ca, une piqure de rapel sur certain principe est toujours bon (plutot que de faire comme tout le monde fait parcque tout le monde fait...).

En fait, avant de déranger nos neurones et les scientifiques de notre entourage, il serrait bon de définire des questions que l'on ce pose...
Le genre de truc qu'on c'est dit un jour, genre : "Tient ! Si ma bille était parfaite et comme ca, est ce que ca partirais plus loin ? Est ce que ca planerais plus ? est ce que ca augmenterais ma vitesse en sortie de canon ?"
Bref, des questions que l'on ce pose et qui peux déboucher par des trouvailles que l'on pourait peux etre exploiter concraitement en usinant une bidouille qui servirait vraiment à quelque chose.

Dans le domaine, je dirais que les questions qui pourait etre sympa sont :
Le vaccum... Ca sers vraiment à qq chose ? (quand est il de ce pseudo était dépressionaire qu'il y a derriere la bille... est ce que cela gene nuit tant que ca à la precision ? Est ce que cela perturbe vraiment le tir à cause du vide d'air en sortie de canon qui peux faire une legere deviation de la bille (Théorie actuelle de PDI). Si c'est le ca, est ce que un frein de bouche ou un silentieux peux attenuer le problème ? A partir de quelle longueur ce pb deviens perceptible ?

Les canons Tanio Koba twist sont-ils vraiment ineficace pour les bolts ? (l'idée recu d'après les feedback étant que ces canons sont valable pour les puissances plus faible, en gros les GBB et AEG)

La precision des PDI 6,01mm vient il de leur faible diametre ? Ou bien de l'alliage plus dense ou plus constant que les laylax 6,03mm (puisque certain avance et de maniere fort pertinente que faire du 6,01mm ou du 6,03mm, c'est qu'une question de calibrage de machine. Alors pourquoi laylax ne concurence pas PDI en faisant des canons 6,01mm ?)

Bref, en gros ca serait cool de pouvoir confirmer ou refuter des idées recue parfois pertinante et parfois moins, par le biais de la science.
Voir, user du potentiel de chacun pour réussir à calculer un domaine billistique théorique tenant compte du hop-up.

Sans parler que ca permetterait de confronter des théories à la réalité en faisant des essais par la suite, un peux à la mythbuster (tapez ca sur Dailymotion ou youtube pour ceux qui connaisse pas... C'est excellent. D'ailleur, il y a 2 ou 3 mythe sur les snipers qui ont été vérifié ;) ).

Dogi
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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Oberon » 14 janv. 2009 13:12

Très bon post Dogi, tout à fait d'accord avec toi.

À vrais dire, tu soulèves tellement de points qu'il en devient difficile, je pense, de tous les traiter sur un seul topic.

Pourquoi ne pas encore une fois séparer les sujets ? Je 'pense à ça :

- [physique] La physique appliquée aux bolts (ce topic-ci, qui présente les généralités)
- [physique] Le hop-up (topic ayant pour but de poser des forumles permettant de calculer l'effet du hop-up en fonction de la vitesse et de la masse de la bille)
- [physique] Le canon (traitant de l'intérêt d'un canon plus précis, plus dur (ou plus rigide), rainuré, plus long, plus court, ainsi que de son étroit rapport avec les carractéristiques des billes que l'on met dedant)
- [physique] Les billes (topic existant en cour d'éllaboration)
- .... ?

Ou alors, faire un brainstorming (je déteste ce terme ^^) ici et résumer dans des topics séparés plus tard.... ?

Decoy
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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Decoy » 14 janv. 2009 13:46

Oberon a écrit :faire un brainstorming
C'est dire tout ce qu'on à en tête ça non?
Pour ma part ça sera cour ... :D


Pour ce qui est de séparer les différents topics: Canon, Hop-up, etc ... pour une raison de simplicité de lecture, je suis pour =)

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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Oberon » 14 janv. 2009 14:12

Oui c'est ça, ou jete sur la table tout ce qui nous passe par le tête, on en discute puis à la fin ou passe tout à la passoire pour enf aire quelque chose de lisible.

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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Kaya74 » 04 juin 2012 22:33

Salut à tous,
un gros déterrage pour relancer ce sujet qui m'intéresse fortement.

Alors pour commencer une petite idée qui m'est venue en repensant à la préparation des moteurs de scouts,
voilà, en fait quand on agrandi un transfert (conduit qui permet le passage des gaz frais du bas moteur vers le cylindre), il faut ensuite le poncer pour avoir un bon état de surface, logique vous me direz mais là où ça devient intéressant c'est sur la finition, on ne fait pas un polissage mais un sablage.

En effet, une surface polie engendre un phénomène de rebond des gaz qui crée des perturbations freinant le passage des gaz.

Qu'en est-il si on applique ça à nos canons ? ces rebonds/perturbations ne seraient-ils pas en partie responsables de la précision quelquefois aléatoire de nos bolts même en dessous de 20 mètres où le hopup ne fait pas encore effet.


Petit bémol toutefois : les conduits d'échappements doivent être polis pour un écoulement optimal du flux de gaz brûlés.

Deux possibilités me viennent à l'esprit:
- ça dépend de la température des gaz et dans ce cas l'hypothèse tient (nos bolts fonctionnants à température ambiante comme l'admission d'un moteur deux temps)
- ça dépend de la composition des gaz et là il faudrait voir ce qu'il en est pour un flux d'air


Voilà ce ne sont que des suppositions car je n'ai absolument pas les connaissances pour confirmer mes dires, avis au experts de la mécanique des fluides et/ou des moteurs à combustion s'il y en a qui trainent sur ce forum.

Merci de m'avoir lu, airsoftement
Kaya

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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par loky » 05 juin 2012 7:14

J'avais déjà entendu le phénomène en natation pour une application en kayak. En kayak les bateaux sont polis de manière à avoir l'état de surface le plus lisse possible, ainsi l'eau glisse mieux, ce qui entraîne de meilleures performances. En natation, les combinaisons des nageurs sont rugueuses afin d'emprisonner des molécules d'eau et ainsi créer un mouvement d'eau contre eau ce qui oppose moins de résistances pour le nageur.

Seulement pour l'application kayak, étant en constante variation de vitesse, l'intérêt était très limité.
Pour nos canons, je pense que ça ne sera pas judicieux non plus. Je m'explique :
Si on regarde bien le cheminement de nos billes dans un canon, on constate qu'elle rebondit contre les parois en début de cycle (les premiers centimètres du canon), puis vient se stabiliser. Si ton canon est rugueux, ce mouvement de rebond sera encore plus chaotique qu'il n'est déjà. Donc la bille mettra plus de temps à se stabiliser et la précision en sera affectée.

Cependant sur un canon à "fort" diamètre (>6.04) il y a peut-être un intérêt au niveau du coussin d'air... à méditer.

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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Renan » 05 juin 2012 7:41

C'est un peu de la physique de comptoir la quand même =x
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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par loky » 05 juin 2012 7:46

ça ne révolutionne rien et c'est peut être absurde mais ça peut toujours être intéressant d'en discuter non ?

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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Renan » 05 juin 2012 7:59

Nan ce que je veux dire, c'est que l'on part de comparaison trop éloignée =x
Il y a sans doute des conclusions a en tirer, mais avoue que comparer un kayac a une bille d'airsoft...

Il y a quelque temps, on avait eue une discussion physique sur le Tanio Koba... On était arrivé a un stade ou un des participants au débat parlait de tracteurs pris dans une tornade pour expliquer, avec un grand sérieux, l'effet du TK...

Bon, pour revenir sur le sujet, on SAIT qu'une imperfection dans le canon entraîne un groupement plus mauvais!
Fatalement, si une surface rugueuse pourrait facilité le flux d'air, ça perturberait la bille...
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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par loky » 05 juin 2012 8:25

Je prenais cette exemple uniquement pour illustrer un objet solide dans un flux, se qui se rapproche à une autre échelle à notre bille dans le canon :wink:

Pour aller dans ton sens Renan, on change tous nos canons pour des canons de précisions non pas pour le diamètre interne, mais pour la qualité d'usinage de celui-ci...

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Re: La physique appliqué aux bolts.

Message par Alumyx » 05 juin 2012 9:14

loky a écrit :Pour aller dans ton sens Renan, on change tous nos canons pour des canons de précisions non pas pour le diamètre interne, mais pour la qualité d'usinage de celui-ci...
C'est exactement ça, et je vous le prouverais le jour où j'équiperais mon VSR d'un 6.08 +/- 0.002 mm PDI. En attendant, vu que l'on a aucune forme de preuve de tout ce que l'on avance (comme les rebonds dans le canon, après tout, ça reste entièrement hypothétique), je propose que vous vous arrêtiez là avant de dire n'importe quoi. :mrgreen:
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