Un peu de mécanique Défi MPI 2006 |
Introduction : Voici quelques informations ou expériences qui devraient t'aider à résoudre certains problèmes de mécanique.
Plan :
1 :
Modifier une vitesse de
rotation
2 : Pédaler vite ou pédaler fort : il faut choisir
!
3 : Le couple moteur
4 : A bas les frottements
!
5 : Vive les frottements
!
6 : Traction, propulsion
ou 4x4 ?
1 : Modifier une vitesse de rotation
Qu'est-ce qu'une roue dentée ? Qu'est-ce qu'un engrenage ?
Lance le logiciel Crocodile Physics et ouvre le fichier vitesse de rotation présent dans le répertoire données de ta classe.
Tu dispose d'un moteur en rotation à 5000 tr/min. A toi d'obtenir une rotation de 200 tour/min en utilisant des engrenages.
En passant de 5000 tr/min à 200 tr/min, on a divisé la vitesse de rotation par 25 . On dit que le rapport de réduction est de 1 : 25 (1tour pour 25 tours). Comment retrouver ce rapport de réduction à partir du nombre de dents des roues dentées utilisées ?
2 : Pédaler vite ou pédaler fort : il faut choisir !
Marie et Paul se baladent à vélo. Ils montent une côte ensemble à la même vitesse mais ils ont chacun adopté une technique très différente.
Marie a sélectionné un plateau (roue dentée solidaire des pédales) de 42 dents et un pignon (roue dentée solidaire de la roue arrière) de 14 dents. Paul a sélectionné un plateau(roue dentée solidaire des pédales) de 20 dents et un pignon (roue dentée solidaire de la roue arrière) de 30 dents. |
Lequel des deux pédale le plus vite? Lequel des deux appuie le plus fort sur les pédales ?
Au bout du compte les deux amis ont surmonté la même difficulté, l'un avec peu de tours de pédales mais en exerçant une force importante. L'autre en exerçant une petite force sur un grand nombre de tours de pédales. Quel type de fonctionnement conviendra le mieux à un moteur électrique ?
3 : Le couple moteur
Pour confirmer ton hypothèse du 2, ouvre le fichier couple
moteur avec Crocodile Physics.
Un moteur possédant un faible couple, doit actionner un
mécanisme pour soulever une masse de 7kg. Malheureusement le moteur n'a
pas assez de couple (couple = force de rotation). En conclusion, comment obtenir un couple important à partir d'un couple faible ? |
Les liaisons mécaniques telles que les engrenages devraient transmettre idéalement toute la puissance initiale du moteur. Malheureusement toutes les imperfections du mécanisme ont pour conséquence de diminuer la puissance transmise.
On regroupe ces causes de pertes de puissance sous la dénomination de "frottements". Sans frottements, un vélo en roue libre sur une route horizontale ne s'arrêterait jamais... Principe d'inertie !
Bien noter : Dans un mécanisme, plus les engrenages sont nombreux, plus les frottements sont importants.
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6 : Traction, propulsion ou 4x4
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