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574,8 km/h

Écrit le 06/06/2007 @ 19:02 par Nick

SciencesDans l'épisode du 8 avril dernier des Années lumières, nous apprenions que la société française Alstom à battu un record de vitesse par train pour atteindre la vitesse de pointe de 574,8 kilomètres par heure. L'objectif de cette percée scientifique n'est évidemment pas d'installer un train qui roulera à cette vitesse, mais de tenter d'augmenter un peu la vitesse actuelle des TGV (trains à grande vitesse) de 320 km/h. L'objectif de la société nationale des chemins de fer français est de passer à 360 km/h relativement bientôt.

Mis à part une motricité plus forte pour atteindre cette vitesse, les innovations principales sont les bogies de moteur de nouvelle génération pour prendre les courbes plus facilement. Des freins plus puissants ont aussi été testés pour évaluer la capacité de freiner lors d'un freinage d'urgence. Des roues plus larges ont aussi été installé sur les wagons. Finalement, les ajustements se font maintenant de façon informatique plutôt que manuellement comme sur les TGV actuels.

Au niveau du confort, le niveau de bruit est supérieur à celui d'un TGV régulier à 320 km/h, mais beaucoup inférieur à celui d'un avion. Il peut être difficile de se promener dans les couloirs, mais assis, les cobayes journalistes n'ont eu aucune difficulté à écrire.

Pour faire le test, les ingénieurs se sont assuré de la qualité des rails, car cette vitesse est une vitesse idéale et ne pourrait pas être maintenu pendant tout un voyage sur les rails actuels.

Fait intéressant, l'entreprise avait demandé à un avion de filmer la promenade d'une dizaine de minutes et le conducteur de l'avion a demandé de pouvoir décoller avant le train pour être certain de ne pas prendre trop de retard. Peut-on parler d'un TGGV?

Dernière modification le 09/06/2007 @ 11:02 par Nick

Commentaires

Commentaire par Drizzt  Score: 2
Écrit le: 06/06/2007 @ 21:35

Ne voulais-tu pas dire TTGV?

Pour mettre les choses de façon relatives, c'est 167km/h de plus que le top speed d'une Veyron.

Comme expliqué dans le début du vidéo, faire 153MPH, ça prend environ 270HP. Faire 253MPH, ça prend.. 1001HP! Là, on est encore un 100MPH plus rapide (357MPH), et pour le faire, c'est plus de 25000HP! (Réf.: http://www.record2007.com).

C'est un beau moment pour l'ingénierie ferroviaire en France!

Commentaire par Nick  Score: 2
Écrit le: 06/06/2007 @ 23:14

Train à grande grande vitesse ou train à très grande vitesse... anyway.

Peut-être que Zalex pourrait nous renseigner là-dessus, mais je crois que la vitesse est un déterminant radical deux de la force. Donc, il faut quadrupler la force pour doubler la vitesse (toute chose étant égale par ailleurs, notamment le poids et la résistance.)

Il est impossible de comparer une voiture avec un train, car le poids n'est pas le même et la résistance n'est pas la même. Par contre, on peut faire plus facilement le calcul avec plusieurs voitures. Ça prend environ 40 forces pour atteindre 100 km/h (ma lada avait un maximum autour de 135 avec 53 forces), ça prendre environ 160 forces pour atteindre 200 km/h, et possiblement 360 forces pour le 300 km/h à poids égale de disons une tonne. Je ne pense pas trop me tromper, quoique ce soit assez approximatif.

C'est sur que la vitesse à quelque chose d'impressionnant. Personnellement, ce qui m'impressionne le plus c'est que les gens, comme ça tout bonnement en lisant leurs journal et en mangeant leurs muffins voyagent actuellement à la vitesse de 320 km/h.

Comme il était mentionné dans l'entrevue, l'énergie nécessaire pour déplacer un train à 320 km/h est plus grand qu'à 260 km/h (qui était l'ancien standard de vitesse des TGV). Donc, au niveau purement économique, il est plus couteux de faire rouler un train à 320 qu'à 260. Par contre, les gens sont prêts à payer plus cher pour arriver à destination plus vite ou envoyer des objets par cargo afin qu'eux arrivent plus vite. Il est donc possible, en additionnant les coûts économiques de trouver un point idéal. C'est un peu ce que la société nationale des chemins de fer français tente de faire. Ceci explique le questionnement aujourd'hui de faire passer les trains à 360, ou les laisser à 320.

Il est important de noter que cette optimisation n'est pas statique dans le temps. Différents facteurs peuvent faire bouger ce point, plus vers l'accélération que le ralentissement. Je m'explique. La technologie évolue et il est beaucoup plus facile aujourd'hui de faire circuler un TGV à 360 qu'en 1990. Aussi, les facteurs sociaux font que les gens sont prêt à payer encore plus cher la possibilité d'arriver plus rapidement à destination. Ce sont deux facteurs qui pousse vers l'accélération du TGV. Comme le mentionnait l'ingénieur de la société en entrevue, il ne s'attend pas à ce que la vitesse des TGV dépasse de beaucoup 360 dans un futur à court et même moyen terme, sauf si des technologies très novatrices sont découvertes. La promenade à 574 kkm/h sera donc pour une autre fois pour les français...

Commentaire par Drizzt  Score: 2
Écrit le: 07/06/2007 @ 07:40

C'est certain que mes chiffres ne sont pas une comparaison sur un pied égal, mais ça donne une idée de grandeur Laughing out loud

25000HP pour faire avancer le train, c'est plus de HP que toutes les F1 ensemble sur un départ! En tous cas, moi, ça m'impressionne!

Commentaire par blanalex  Score: 2
Écrit le: 08/06/2007 @ 23:04

Pour comparer aussi, les wagons de métro à Montréal, sur les lignes orange, jaune et bleu, quand ils sont à leur plus long (9 wagons, dont 6 motrices et 3 remorques) ont une force de plus de 4000 HP. Au démarrage, un train peut aisément consommer jusqu'à 6000 ampères sur du 750V continu.

Commentaire par Nick  Score: 2
Écrit le: 09/06/2007 @ 06:54

Wow... on parle de Megawatt/heure... heureusement qu'il n'y a pas trop de centrales au charbon ici !!

Commentaire par Alexandre  Score: 2
Écrit le: 07/06/2007 @ 09:32

Tout d'abord, il n'est pas vrai qu'il faut une force quatre fois plus grande pour atteindre une vitesse deux fois plus grande. En fait, il manque une toute petite partie qui change tout le sens dans cette affirmation :
"Il faut une force quatre fois plus grande pour atteindre une même distance deux fois plus rapidement" ou "Il faut une force quatre fois plus grande pour atteindre une distance deux fois plus grande dans pour une même période de temps".

Vous voyez la subtilité qui change tout, n'est-ce pas. En fait, c'est que la règle dit ceci:
la vitesse à un moment donné depuis un temps x est proportionnelle à la force appliquée sur cette même période (pour une force constante, bien entendue, c'est plus simple; sinon il faut exprimer la force en fonction du temps et faire l'intégrale de chacune des fonctions, mais là je ne veux pas faire une cours de mathématique).

Il y a plus en cause que la force à appliquer qui influence la vitesse. Il faut savoir qu'il existe des forces qui ne sont pas régies par la même règle. Par exemple, il exite une force de frottement statique et une force de frottement visqueux. Celle du frottement visqueux s'exprime plutôt par une proportionnelle au cube de la vitesse (si je me souviens bien) sur une plage restreinte de vitesse. Pourquoi cette force de frottement (ou friction) visqueux? Parce que l'air agit comme un fluide lorsqu'un objet se déplace.

En résumé, si aucune force ne vient s'opposer à notre accélération, la vitesse pourra être infinie peu importe la force (les vents solaires, vous connaissez?). Sinon, il faut déterminer les forces en jeu dans le temps pour calculer la vitesse maximale.

Update
Pour ceux qui m'avaient lu, ça me trôttait dans la tête et je me suis rendu compte que j'avais commis une erreur dans mon affirmation sur la relation vitesse-accélération. J'ai réutilisé la phrase de Nick, mais j'ai oublié de changer vitesse pour distance.
Dernière modification le 07/06/2007 @ 16:38

Commentaire par Alexandre  Score: 2
Écrit le: 07/06/2007 @ 16:33

Juste comme ça:
La vitesse est la dérivée de la distance par rapport au temps, soit v=dx/dt
L'accéleration est la dérivée de la vitesse par rapport au temps, soit dv/dt

Donc l'accélération est égale à la dérivé seconde de la distance par rapport au temps, soit a=d(dv/dt)/dt.

La force est égale à la masse multipliée par l'accélération, soit f=ma.
On peut aussi exprimer par f=m*d(dv/dt)/dt

Pour trouver la vitesse, on intègre une fois f/m=dv/dt, donc si f est constante, on a alors que v=vo+f/m*t (où vo est la vitesse initiale) ou v=vo+at. Vous comprenez maintenant que si aucune force ne s'oppose à l'accélération, la vitesse sera infinie.

Commentaire par Nick  Score: 2
Écrit le: 08/06/2007 @ 19:01

Merci Zalex,

C'est assex compliqué, mais je crois avoir saisi quelque chose. Si un concepteur de train veut augmenter sa vitesse maximale, il peut soit augmenter la force de son moteur ou diminuer les forces qui s'opposent à son accélération.

Comme le premier choix est assez intuitif, je m'interroge sur le deuxième. À force égale, cela signifie qu'un train ayant un système de rail plus efficace aura soit une vitesse maximale plus grande ou un coût de fonctionnement moindre? Même question pour l'aérodynamisme en général?

Commentaire par Alexandre  Score: 2
Écrit le: 08/06/2007 @ 23:33

Exactement. C'est pour ça que le roulement est aussi un facteur dans les véhicules, peu importe le type, tout comme la transmission, lorsqu'il y en a. Au fait, un moteur électrique peut posséder aussi de forte résistance par rapport à sa rotation. Alors un moteur X plus efficace (moins de friction) pourra battre un moteur Y plus puissant, mais moins efficace.


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