Voyage dans l'espace

Introduction

Rappel des forces agissant sur la fusée :
- Force de résistance de l'air (frottements importants avec l'air à grande vitesse)
- Poids de la fusée (= force gravitationnelle exercée par la Terre proportionnelle à la masse de la fusée)
- Force de poussée des moteurs

Enjeux pour la construction de la fusée :
- Minimiser la force de résistance de l'air : il faut donc minimiser les frottements avec l'air grâce à un fuselage aérodynamique bien choisi.
- Optimiser la force de poussée de la fusée grâce à un choix de mode de propulsion adapté et assez puissant.
- Minimiser le poids de la fusée (pour réduire la force gravitationnelle qui retient la fusée au sol).

1: Le choix de la propulsion

En éjectant un objet assez lourd avec des vitesses différentes, on constatera pour la chaise "qui nous embarque" que :

1.En éjectant un objet assez lourd avec des vitesses différentes, on constatera pour la chaise "qui nous embarque" que :

plus la vitesse d'éjection est grande : plus la force exercée sur la chaise sera importante, ce qui pourrait entraîner un déplacement qui va plus loin ou une accélération plus rapide de la chaise.

2. Avec des personnes de masses différentes qui lancent le même objet lourd :

la personne plus légère demandera moins de force de poussée et ira plus loin et plus vite.

3. Avec des objets de masses différentes (un très lourd et un très léger par exemple) lancés par une même personne : lorsque les objets sont jetés avec la même force, on constatera pour la chaise "qui nous embarque" que : plus la masse de matière éjectée est grande :

moins l'objet parcourra de distance. Il prendra plus de temps à atteindre la même vitesse que l'objet léger mais plus il sera difficile à arrêter.

Conclusion

Suites aux réponses aux questions nous hésitons entre deux solutions de propulsion : L'eau et la propulsion à réaction chimique. La propulsion à réactions chimiques permettrait à la fusée de pousser bien plus lourd, environ 4.5N pour un réacteur de modèle B4-P et une poussée de 1,2 seconde. Mais la fusée risque d'être bien trop instable dû à son poids trop peu élevé, malgré ça cette méthode de propulsion permettrait un envole plutôt conséquent sur le papier dans les condition optimale :

La puissance de poussée est de 4.5N.

Nous pouvons essayer avec 1, 2 et 4 réacteurs.

Imaginons que la fusée fasse 100g, 1 réacteurs fait 40g, alors le poids totale sera de 140g, 180g et 260g, avec une poussée de 4.5N, 9N, 18N. Si on en suit une méthode de calcul simple qui ne prend pas en compte le vent, les frottements de l'air, mais qui prend en compte la gravité à une altitude de 0m, mais pour éviter des équations trop complexes nous allons imaginer que la fusée arrête de monter quand ses réacteurs arrêtent de pousser. Alors voilà comment calculer son potentiel :

Avec un seul réacteur, l'accélération est de 4.5 N / 0.14 kg = 32.14 m/s². L'accélération dure 1.2 sec, donc 32.14 x 1.2 = 38.568 m/s². En faite, la vitesse augmente chaque seconde de (4.5 / 0.14)², 32 à 1sec, 128 à 2sec... avec la même poussée.