Introduction : Voici quelques informations ou expériences qui devraient t'aider à résoudre certains problèmes de mécanique.

                        Note dans ton carnet de conclusion les réponses aux questions posées et aussi toutes les informations utiles        au  défi.

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 ?

Ouvre le fichier vitesse de rotation (Crocodile Physics).

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 ?

Copie le système d'engrenage dans ton carnet de conclusion. Note bien les différentes vitesses de rotation présentes.

Comment retrouver le 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). Tu peux actionner les manivelles avec les souris pour bien comprendre ce que le moteur n'arrive pas à faire. Modifie les roues dentées pour que la masse soit soulevée avec ce même moteur. (conseil : sur le montage ne déplace ni la masse ni la crémaillère).   Colle dans ton carnet la situation initiale puis la configuration permettant de soulever la masse. En conclusion, comment obtenir un couple important à partir d'un couple faible ?

4 : A bas les frottements !

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 et mal ajustés, plus les frottements sont importants.

5 : Vive les frottements !

Pourquoi ne peut-on pas utiliser des patins à roulettes sur la glace ? A quoi servent les pneus-neige ? Comment sont-ils fait ? De quoi dépend l'adhérence d'une voiture sur la route ?

6 : Traction, propulsion ou 4x4

Une 2CV arrive mieux à monter une pente raide en marche arrière qu'en marche avant !  Pourquoi ? Que désignent les termes traction, propulsion et   4x4 ? Et pour ton bus, à ton avis ?