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Message  Street le Lun 25 Aoû - 14:13

SOURCE : ACM !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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 feraient plus aucunes fautes...


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), ou encore, 1 fps = 0.3048*60²/1000 = 1.09728 km/h ! Mais bon, les km/h, c’est fun, en revanche, on s’en pomponne un peu la figue quand même !

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 la tro***che ne vous fera pas le même effet que si elle était pleine... Trivial me direz vous ? « Et le poids dans tout sa ? J’y viens mes petits, j’y viens... »


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 ! C’est pourquoi, en airsoft, on utilise une masse de référence : la bille de 0.20 grammes ! 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) ! 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 !


4) Ec = ½ m v²


Et oui ! La clef du calcul de la puissance, c’est bien 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.

Je ne vous fait quand même pas l’offense de vous expliquer ce qu’est un carré, vous savez, le « ² » ?


5) Les formules prêtes à l’emploie !


Pour vous simplifier la tache bande de moules, voici une petite liste d’anti-sèche :
(A noter ici que Ec est toujours une puissance, donc en Joule !)

5.1) Obtenir la puissance en J :

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

5.2) Obtenir la vitesse en fps :

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

5.3) Obtenir la vitesse en m/s :

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

5.4) Obtenir le grammage de la bille :

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 :

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 la bille de référence !
* Plus une bille est lourde, plus elle voyagera lentement, mais cela ne change RIEN à la puissance de votre réplique !
* Le seul paramètre qui joue sur la puissance (à billes équivalentes), 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, ce n’est plus un simple problème de balistique de terminale S, mais un problème d’aérodynamique beaucoup plus complexe ! Adressez vous aux pros du hop-up pour sa !

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 !


PS : Je suis actuellement étudiant en 2eme année de licence de physique à l’université des sciences de Montpellier 2, dans le but de devenir prof’ de physique chimie... peut être que un jour, des élèves de terminale feront de la balistique d'airsoft (hop-up à zéro, of course !).




EDIT : La contribution de Zoumba.

Je tient d'abord à préciser que la mise en page est de moi, mais pas les fautes de frappes, et que dans un souci important d'authenticité, on m'a conseillé de ne rien changer à ce fait établi : Zoumba a quattre pieds !


La physique des fluides en airsoft, ou comment prendre en compte le rapport volumétrique canon/cylindre d'une réplique.


Introduction : Pourquoi faut-il un rapport volumetrique de 1 ?

En thérorie, le volume d'air chassé du cylindre occupera pile poil tout le volume du canon et poussera donc la bille jusqu'à l'extremité de celui-ci (assez logique).
Toujours en theorie, quand la bille sort juste du canon, l'air ne la propulse plus. Et durant toute cette phase de poussée, l'air est conditionné dans le canon. Cela proccure une poussée relativement stable. Le fait que celle-ci s'arrette juste à la sortie du canon donne un effet de pichnette à la bille (une frappe forte mais sec que n'acompagne pas la bille et proccure une grande vélocité de sortie).

1) Pourquoi avoir un volume superieur à 1 ce n'est pas bien (canon trop long) ?

Ceci est valable pour un AEG comme pour un bolt...mais nettement moins pour un bolt.

Deux raisons font que un rapport superieur à 1 c'est pas tip top :

La première est que la poussée (théorique) s'arrete avant la fin du canon...du coup la bille est freinée par les frottements sur le canon. En effet, durant la phase de poussée, la billes est soumise à son poids, aux frottements du canon et de l'air devant elle, la force de poussée de l'air.
normalement, en sorti de canon avec un rapport de 1, la bille n'est affectée que pas son poids et les frottements de l'air. Seulement si le rapport est supperieur à 1, durant un court instant (l'espace de temps entre la fin de la poussée, et la sortie de la bille du canon) il faut ajouter également les frottement du canon. cela occasionne une perte d'energie cinétique qui est en partie absorbée par ces frottement là (donc moins de porté, moin de fps à la sortie par logique)

La seconde raison, qui n'est valable que pour les AEGs, vient du remplissage en air du cylindre. Si on a une cadence élevée, les trous situés sur la tete de piston ne sont pas assez gros pour permetre un débit d'air suffisant qui sert à remplir le cylindre pour un nouveau cycle. Du coup l'air est egalement aspiré de l'exterieur....mais par le canon, ce qui peut créer un phénomène d'aspiration sur la bille precedement ejectée. cela l'a retient, donc encore une fois, perte d'énergie cinetique de la bille.


2) Pourquoi avoir un volume inferieur à 1 ce n'est pas bien (canon trop court) ?

Ce dernier cas est lié à une grandeur physique sans dimensions : le nombres de reynolds :

Pour faire simple c'est un chiffre qui determine la nature d'un écoulement de fluide. Et en airsoft, l'écoulement de l'air dans le canon est turbulent à cause de la vitesse importante des particules qui constituent l'air (bien superieur à la vitesse de la bille en sortie de canon, ce n'est pas comparable). Le nombre de reynolds est donc plutot grand.

Revenons à notre canon plus court que la normale. Suivant la logique énoncée dans la première partie, la force de poussée théorique continura d'agir sur la bille quand celle-ci sera en dehors du canon...et tout le problème est là.

La bille n'étant plus contenue dans le canon, elle est tres influencée par les perturbations de flux (comme le vent par exemple). Mais dans ce cas ce sont les perturbations de l'écoulement de l'air qui viennent du canon qui vont déstabiliser la bille et lui procurer une trajectoire aléatoire.
De plus, bien que ce flux d'air instable soit vite dissipé à la sortie du canon, il accompagne en partie la bille ce qui la prive de l'effet de pichnette.


Conclusion :

Dans le cas ">1" :

- frottement de la bille dans le canon
- phénomène d'aspiration de la bille

Dans le cas "<1" :

- pertirbation de la trajectoire de la bille
- perte de l'effet "pichnette" sur la bille



"Maintenant, vous pouvez ranger vos cahiers et sortir vos répliques ! Que la partie commence !"


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