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Situation problème

Oh ! Non, les piles de mon hydroglisseur sont encore vides ! Il faut que je résolve le problème !

Explication du problème posé

Comment peut-on multiplier par deux l’autonomie de l’hydroglisseur ?– La solution technique retenue ne devra pas :

• Diminuer l’esthétique de l’objet,• Avoir un prix supérieur au double de la solution

précédente,• Avoir un poids qui nuirait à la flottaison de

l’ensemble.

Problème technique à résoudre

Idées élèves :

Diminuer le poids de l’hydroglisseur, Améliorer l’hydrodynamisme de l’hydroglisseur,Améliorer le système de propulsion de l’hydroglisseur.

Contraintes et niveaux

Contraintes Niveau de réponse attendu

Correction

Problème :– Comment peut-on multiplier par deux l’autonomie de

l’hydroglisseur ?

Définition de l’autonomie :– Pour un appareil ou une machine autonome,

l’autonomie est sa durée d’utilisation, en exploitant ses sources d'énergie internes ou une énergie tirée de l'environnement naturel (énergie solaire...), sans recours à des sources d’énergie externes (recharge sur le réseau électrique ou ravitaillement en carburant).

Contraintes et niveaux

Contraintes Niveau de réponse attendu

Augmenter l’autonomie Doubler l’autonomie

Ne pas diminuer l’esthétique

Conserver la forme et les couleurs d’origine

Avoir un prix acceptable Inférieur au double du prix de la solution actuelle

Avoir un poids acceptable Ne doit pas nuire à la flottaison de

l’hydroglisseur

Correction

Type de résolution possible :

Résolution possible Méthode retenue

Diminuer le poids de l’hydroglisseur Non, travail sur les matériaux + conception

Non, travail sur les matériaux + conception

Améliorer l’hydrodynamisme de la coque Non, difficile à traiter au collège

Non, difficile à traiter au collège

Améliorer la performance du système de propulsion Solution retenue

Solution retenue

Correction

Les éléments intervenants sont :– Piles– Coupleur de pile– Fils– Interrupteur– Moteur électrique– Hélice

Correction

La chaîne de l’énergie est donc la suivante :

AlimentationStockage

CommandeDistribution

MotorisationTransformation

TransmissionAdaptation

Coupleur de pilePile

Interrupteur,Fils

Moteur électrique Hélice

Correction

Les possibilités d’amélioration sont :– choisir des piles de plus grande capacité

(Type LR14),– augmenter le nombre de piles (ajout d’un

coupleur de pile + pile),– choisir un moteur moins gourmand en

énergie,– ajoutant des panneaux solaires et des

accumulateurs.

Correction

Test des solutions techniques :Solution testée Autono

miePrix (en €)

Poids(en g)

Choisir des piles de plus grande capacité (Type LR14)

X3,11 4,5+1,1 41

Augmenter le nombre de piles (coupleur + 2 piles LR06)

x2 4,95/2+0,6

46

Choisir un moteur moins gourmand en énergie (FC130)

x2 3,40 18

Ajout d’un panneau solaire et d’accumulateur illimité 22,90€ 40

Correction

Choix de la solution :– L’ajout de panneaux solaire et d’accumulateur ne

permet pas de respecter la contrainte de coût (panneau solaire 7,90€ ; 2 accumulateurs 7.5€).

Il n’existe pas de moteur moins gourmand en énergie à un prix acceptable.

L’augmentation de nombre de piles est une solution acceptable mais l’achat d’un coupleur supplémentaire est nécessaire.

L’utilisation d’un type de pile de plus grande capacité est plus économique si l’on soustrait le prix du coupleur et des piles précédentes.