Banc d'essai - mesures de tension

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Zaphod
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Banc d'essai - mesures de tension

Message par Zaphod »

Bonsoir,

On avait parlé sur le forum il y a quelque temps de relation entre tirant des cordes et tension, et de façon de mesurer celle-ci.
J'ai quelques essais de tension à faire, mais des inconnues dans mon équation :

j'ai l'habitude de simuler un jeu de corde de plus basse ou plus forte tension en accordant un violon 1 demi-on plus bas / plus haut afin de voir comment il réagit, cependant il m'est impossible de savoir à quelle variation de tension le demi-ton correspondra.
De plus, les tensions données par les fabricants sont données pour une longueur de corde donnée, et neuve, mais qu'en est-il pour une longueur de corde différente ? Et avec l'usure d'une corde ?
Ensuite quand on joue avec l'archet, on crée forcément un apport de tension, mais de quelle proportion est-il ?

Du coup je suis en train de me monter un petit banc d'essai afin de réaliser des mesures réelles et non pas spéculatives, afin de répondre à ces questions et essayer de mieux cerner les enjeux.

Avant conception du bazar, je voulais vous soumettre mon idée, afin de voir si vous aviez des tests à faire (autant en profiter), et au besoin modifier la conception de l'engin avant qu'il ne soit trop tard :D

Pour l'instant je compte tendre la corde à tester entre une mécanique de guitare d'un côté, et le dynamomètre, en passant sur 2 petites poulies qui correspondront au sillet du haut qui sera fixe, et au chevalet elle sera montée sur une cale mobile, afin de pouvoir modifier la longueur de corde vibrante, et jouer sur le renversement/hauteur de chevalet en usant de cales.
Voilà un petit schéma :

Image

J'attends vos avis si vous en avez, et je construit l'engin en fin de semaine ;)
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Cedin16
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par Cedin16 »

Excellente ton idée , il y a juste un truc qui va fausser un peu la mesure , de combien ..je ne sais pas ...la tension de la corde au niveau du chevalet se décompose en une force sur la corde au niveau de l'after lenght la ou tu fais la mesure + une force d'appui sur la roulette verticale dans le sens du chevalet + une force de frottement sur le chevalet qui ici sera quasiment nul en réalité elle ne l'est pas. De combien cela changerai le résultat ?... il faut connaitre le coef de frottement corde chevalet + les angles de la corde/au chevalet .
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par Alain44 »

Mais Zaphod a prévu une petite poulie en tête de "chevalet" -> pas de frottement ;)
Attention quand même à la stabilité verticale du "chevalet". S'il est étroit et vertical, il peu tomber ...

Je trouve le système simple et efficace.

Par contre ça sera difficile d'enregistrer la variation de tension pendant le jeu. A moins d'avoir un dynamomètre électronique, qui puisse être enregistrer sur un PC rapidement ...
Mais pour des mesures "en statique" (tension sans jouer), ça me parait bien. ;)
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par IFred »

Par tirant tu entends bien diamètre de la corde? (ca va compliqué d'en déduire grand chose compte tenu des différences de matériaux quand ce n'est pas de composites, entre les cordes)
Pas persuadé que le masure de l'influence de la variation de la position du chevalet est le moindre intérêt car elle n'a rien de spéculative, elle se calcule précisément et trivialement*
Oui les tensions fabriquant sont mesurées à longueur de corde vibrante donnée 325mm pour un violon et freq donnée accord sur La 440.

* on est je pense, dans un cas rapport d'avantage mécanique simple avec un rapport de longer comme facteur(ou pas loin) , mais c'est pas compliqué à trouver s'il y a un élève de terminale scientifique sur le forum il devrait pourvoir confirmer. (allain44 un commentaire?)
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par Zaphod »

Cedin16 a écrit : mar. 6 oct. 2020 20:01 Excellente ton idée , il y a juste un truc qui va fausser un peu la mesure , de combien ..je ne sais pas ...la tension de la corde au niveau du chevalet se décompose en une force sur la corde au niveau de l'after lenght la ou tu fais la mesure + une force d'appui sur la roulette verticale dans le sens du chevalet + une force de frottement sur le chevalet qui ici sera quasiment nul en réalité elle ne l'est pas. De combien cela changerai le résultat ?... il faut connaitre le coef de frottement corde chevalet + les angles de la corde/au chevalet .
Justement ce qui m'intéresse c'est la tension dans la corde vibrante, or je ne peux pas y intégrer le dynamo, du coup la poulie permet de "négliger" les frottements sur le chevalet et du coup d'avoir la même tension dans l'afterlenght (donc au dynamo) que dans la corde vibrante.

Pour la force d'appui verticale, elle sera facile à calculer à partir de la tension nominale longitudinale de la corde donnée par le dynamo et de l'angle formé sur le chevalet (je ne sais pas comment insérer les formules mathématiques ici mais je les ai en tête).

Au besoin je peux même en déduire le cx (coéf de frottement) au niveau du chevalet (il me suffira de remplacer la poulie par un vrai chevalet et faire le delta de tension mesurée), mais je ne pense pas que ça nous serve à quoi que ce soit.
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par Zaphod »

Alain44 a écrit : mar. 6 oct. 2020 20:22 Mais Zaphod a prévu une petite poulie en tête de "chevalet" -> pas de frottement ;)
Attention quand même à la stabilité verticale du "chevalet". S'il est étroit et vertical, il peu tomber ...

Je trouve le système simple et efficace.

Par contre ça sera difficile d'enregistrer la variation de tension pendant le jeu. A moins d'avoir un dynamomètre électronique, qui puisse être enregistrer sur un PC rapidement ...
Mais pour des mesures "en statique" (tension sans jouer), ça me parait bien. ;)
Pour la stabilité du chevalet je ne suis pas inquiet, je vais garder les mêmes angles que sur un violon "standard", même si le chevalet n'est pas aligné exactement sur la bissectrice de l'angle formé par la corde, je suis convaincu que l'embase suffira à le maintenir en place (tout comme un vrai chevalet qui est pourtant beaucoup plus fin, et qui tient en place jusqu'à des angles totalement aberrants comme on trouve chez les violonistes qui ne le redressent jamais).

Pour la tension pendant le jeu, je ne vais pas connecter le dynamo sur pc mais je vais enregistrer les pics de tension, ça me suffira à déterminer l'amplitude, et au besoin je peux faire des essais de poids d'archet en statique.
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par Zaphod »

IFred a écrit : mar. 6 oct. 2020 20:38 Par tirant tu entends bien diamètre de la corde? (ca va compliqué d'en déduire grand chose compte tenu des différences de matériaux quand ce n'est pas de composites, entre les cordes)
Pas persuadé que le masure de l'influence de la variation de la position du chevalet est le moindre intérêt car elle n'a rien de spéculative, elle se calcule précisément et trivialement*
Oui les tensions fabriquant sont mesurées à longueur de corde vibrante donnée 325mm pour un violon et freq donnée accord sur La 440.

* on est je pense, dans un cas rapport d'avantage mécanique simple avec un rapport de longer comme facteur(ou pas loin) , mais c'est pas compliqué à trouver s'il y a un élève de terminale scientifique sur le forum il devrait pourvoir confirmer. (allain44 un commentaire?)
Effectivement il y a des différences en fonction des matériaux, et c'est aussi un des objectifs visée : comparer les tension en fonction de la proportion d'âme, ou des matériaux utilisés, afin d'être capable d'optimiser le choix des cordes et du tirant en fonction des "préférences" de l'instrument.
Ayant testé beaucoup de cordes, j'en ai un gros paquet sous la main a essayé pour faire un comparatif conséquent, et au besoin je ferai peut-être un appel pour récupérer les cordes usagées de ceux qui veulent participer aux tests.

Pour la position du chevalet, c'est surtout que d'un violon à un autre on a pas toujours la même longueur de corde vibrante, et quand un constructeur nous annonce 5.6kg de tension pour 320mm, qu'en est-il pour 330mm par exemple ?
Il y a bien un facteur, on sait que plus la longueur de corde vibrante est importante et plus la tension à accord égal sera importante, mais ce facteur dépend de plusieurs paramètres (pourcentage d'âme, matériaux utilisés, usure de la corde etc...), et une courbe d'évolution globale sera beaucoup plus facile à tracer à partir de X mesures plutôt qu'un algorithme mathématique prenant en compte un grand nombre de variables que nous n'avons pas.
Là je pourrai calculer une courbe d'évolution qui permettra d'anticiper la différence de tension globale.
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par IFred »

la sur élévation de tes mécaniques introduira une erreur dans les mesures, pour le reste je vais te donne le calcul dans le prochain post
banc.jpg
Vous ne pouvez pas consulter les pièces jointes insérées à ce message.
eutectique
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par eutectique »

Pense à la rigidité de ton banc, en particulier la planchette qui sert de châssis, je ne la ferais pas en bois car tu vas quand même mettre des efforts de plus de 10kg pour certaines cordes (mi). La moindre flexion de l'ensemble te donnera des erreurs sur la longueur vibrante (inversement proportionnelle à la fréquence).
Certes un manche de violon n'est pas infiniment rigide mais tu dois éliminer ce paramètre pour le type de mesures que tu veux faire.

Et prends des poulies du plus petit diamètre possible pour te rapprocher du contact ponctuel sinon il te sera difficile de déterminer la longueur vibrante avec précision.
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par IFred »

la tension de la corde est fonction de la note que tu cherches à obtenir de la longueur vibrante (BC) et c'est tout..

Tension = 4*m*(BC)* f²
avec m = masse
f= freq que tu cherches (440)
tu calcules Delta BC avec du Pythagore sur delta DC mais en ordre de grandeur ca va être des pines de mouche (vue que tu manipules des carrés invariant vs des delta en 2(DC+delta) + delta² qui sont deux ordre de grandeurs plus petit ( 320²)mm vs (1,2, ou 3)² mm .

sinon avec ta dinamo de ce coté faut juste pas se planter et corriger la valeur pour la tension sur BC.
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par Zaphod »

Alors une petite précision pour éviter toute confusion, le schéma à pour unique but d'illustrer mon idée de conception, il n'est absolument pas à l'échelle, et les angles non plus, j'ai fais ça en 2 minutes pour donner une idée, rien de plus :D

Pour la rigidité du support je pense partir sur du Douglas en 21mm d'épaisseur, j'aurais moins de 0,01mm de cambrure sous tension, ce qui sera totalement insignifiant sur les mesures (d'autant plus qu'il s'agit d'un ensemble statique dont les forces s'annulent).
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par Zaphod »

IFred a écrit : mar. 6 oct. 2020 22:39 la tension de la corde est fonction de la note que tu cherches à obtenir de la longueur vibrante (BC) et c'est tout..

Tension = 4*m*(BC)* f²
avec m = masse
f= freq que tu cherches (440)
tu calcules Delta BC avec du Pythagore sur delta DC mais en ordre de grandeur ca va être des pines de mouche (vue que tu manipules des carrés invariant vs des delta en 2(DC+delta) + delta² qui sont deux ordre de grandeurs plus petit ( 320²)mm vs (1,2, ou 3)² mm .

sinon avec ta dinamo de ce coté faut juste pas se planter et corriger la valeur pour la tension sur BC.
Les angles ne changeront rien à la tension dans la corde, seulement la pression sur le chevalet (qui elle ne dépendra que de la tension nominale et de l'angle formé).
Pour les formules de base merci, je pense être au point (j'ai accessoirement un doctorat de physique), mais il y a trop de variations entre la théorie et la pratique si on se contente de ses formules (qui considèrent la corde comme incompressible et non élastique, du coup il est très difficile de connaître la masse de la portion de corde vibrante sans avoir les abaques d'élasticité de la corde en fonction de la tension et de l'humidité).
Par contre on pourra s'amuser à comparer les mesures entre théoriques, avec poulie / avec chevalet, ainsi que différentes variations de paramètres de façon isolée :)
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par IFred »

"Les angles ne changeront rien à la tension dans la corde, seulement la pression sur le chevalet (qui elle ne dépendra que de la tension nominale et de l'angle formé)."
Plait il ?
Comme écrit plus haut tu peux exprimer la tension sur BC à partir de la freq de vibration de la masse et de la longeur donc sans faire intervenir le moindre angle . Mais ici tu veux il me semble passer de la tension mesurée sur AB à la tension sur BC et pour cela les angles font varier la relation entre les deux.


"il y a trop de variations entre la théorie et la pratique (j'ai accessoirement un doctorat de physique)"
Les calculs d'ordre de grandeur sont aussi voir plus important qu'une représentation parfaite d'un système.
Ici: Ton résultat dépend de facteurs qui pour certains évoluent dans un ordre de grandeur au carré (centaine de Hz) et d'autres qui sont deux ordres de grandeur plus petit (fraction Kg, fraction de m)qui évolue sur des variations de l'ordre de 1/100 . Si tu trouves des variations sensible de ton résultat sur des variations des "petits" facteurs c'est que tu as un problème.
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par Zaphod »

Si les frottements sur la poulie sont négligeables (cf rendement 100%), alors Fbc=Fab. Si on prend en compte le cx de la poulie (que je pourrai facilement calculer), il suffira d'intégrer en facteur le cx rapporté en minutes d'angle de la flèche au contact (un jeu d'enfant).
Je peux aussi très bien calculer la tension de corde à partir de la pression exercée sur le chevalet, en mettant ce dernier sur une balance lors du test par exemple, elle sera égale à la force mesurée divisée par 2 fois le cosinus de la moitié de l'angle formé par la corde sur le chevalet, indépendamment de la masse, et la longueur.
Rien d'empêche de faire les 2 mesures simultanément pour éviter les erreurs, au besoin j'ai 3 dynamomètre et de quoi faire des mesures de 0.1N à 30kN, ça laisse de quoi s'amuser :D
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Re: Banc d'essai - mesures de tension

Message par Zaphod »

IFred a écrit : mer. 7 oct. 2020 08:11 Ton résultat dépend de facteurs qui pour certains évoluent dans un ordre de grandeur au carré (centaine de Hz) et d'autres qui sont deux ordres de grandeur plus petit (fraction Kg, fraction de m)qui évolue sur des variations de l'ordre de 1/100 . Si tu trouves des variations sensible de ton résultat sur des variations des "petits" facteurs c'est que tu as un problème.
Comment expliques-tu alors les 1.5kg de différence (selon le fabriquant) entre un jeu Evah et Violino de même longueur, même tirant et ayant la même âme ?
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