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RAPPORT DE TRANSMISSION

OBSERVATION DUSYSTÈME À ENGRENAGE LÉGO

Observer le fonctionnement du réducteur, notamment le sens de rotation des roues. Calculer le rapport de réduction.

STI2D

Séquence N° 08 : Chaine d'énergie .

Contexte Situationnel Modèle de document disponible sur Electropol

Lieu Salle de classe. Acteurs Classe entière.

Durée 3H Outils

Doc.

Ressources

Aucun Systèmes

Logiciels Prof. Logiciels élève

Contexte de connaissance

Requis

Centre d'intérêt

CI9 - Comportement mécanique. CI10 - Comportement énergétique.

Objectifs O4 Décoder l’organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d’un système. O5 Utiliser un modèle de comportement pour prédire un fonctionnement ou valider une performance.

Compétences CO4.1. Identifier et caractériser les fonctions et les constituants d’un système ainsi que ses entrées/sorties. CO5.1. Expliquer des éléments d’une modélisation proposée relative au comportement de tout ou partie d’un système. CO5.2. Identifier des variables internes et externes utiles à une modélisation, simuler et valider le comportement du modèle.

Eléments de

programme

2.2.2 Représentations symboliques. Représentation symbolique associée à la modélisation des systèmes : diagrammes adaptés SysML, graphe de

flux d’énergie, schéma cinématique, schéma électrique, schéma fluidique.. 2.3.3 Comportement mécanique des systèmes.

Équilibre des solides : modélisation des liaisons, actions mécaniques, principe fondamental de la statique, résolution d’un problème de statique plane.

2.3.5 Comportement énergétique des systèmes. Conservation d’énergie, pertes et rendements, principe de réversibilité. Caractérisation des échanges d’énergie entre source et charge : disponibilité, puissance, reconfiguration,

qualité, adaptabilité au profil de charge, régularité. 3.2.1 Transformateurs et modulateurs d’énergie associés.

Adaptateurs d’énergie : réducteurs mécaniques, transformateurs électriques parfaits et échangeurs thermiques.

Description de la séance

Vous avez manipulé de nombreux systèmes au cours des séries de TP sur les liaisons et sur les chaines d'énergie

mécanique. Par exemple, les différents TPs autour du manège Bully vous ont fait observer que la vitesse du rotor du

moteur n'est pas la même que celle de l'arbre manivelle.

Comment calculer cette dernière vitesse en fonction de la première ? Comment évaluer le rendement de la

transformation ?

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Associer plusieurs montages entre eux. Quelle relation pouvez-vous établir entre « l’effort » à fournir pour faire tourner la roue d’entrée et ωs ?

SYSTÉME 2 : ENGRENAGE VÉLO

Observer le sens de rotation des 2 roues. Que conclure ?. Calculer les rapports Di / Zi. Qu’en pensez-vous ? Calculer le rapport de réduction R (Roue1 en entrée). Calculer la fréquence de pédalage en Hz lorsque je pédale à 50 tr/min Calculer la vitesse de rotation du point B par rapport à O. En déduire celle de A par rapport à O’.

FORMULATION ET CONDITION D’ENGRENEMENT

Pourquoi 𝐷1 / 𝑍1 = 𝐷2 / 𝑍2 ?

Quelle conséquence sur la formule 𝑅𝑟𝑜𝑢𝑒1 . 𝜔𝑅𝑜𝑢𝑒1/𝑆𝑢𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡 = 𝑅𝑟𝑜𝑢𝑒2 . 𝜔𝑅𝑜𝑢𝑒2/𝑆𝑢𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡 ?

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Comment prendre en compte le sens de rotation dans la formule 𝑅𝑟𝑜𝑢𝑒1 . 𝜔𝑅𝑜𝑢𝑒1/𝑆𝑢𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡 = 𝑅𝑟𝑜𝑢𝑒2 . 𝜔𝑅𝑜𝑢𝑒2/𝑆𝑢𝑝𝑝𝑜𝑟𝑡 ?

EXERCICE D’APPLICATION : CHIGNOLE

Calculer ω11/1

ω6/1

?

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ACTIONS MÉCANIQUES

Une action mécanique exercée sur un objet peut le déformer, modifier son mouvement (trajectoire, vitesse) ou le maintenir en équilibre. Il existe deux actions mécaniques de base :

1. … 2. …

FORCE

Force : une force est une action mécanique représentée par un vecteur. Son unité est …………………

Exemple : Force de pesanteur on a �� =𝑚. 𝑔

�� est un vecteur, alors que P=m.g est l’écriture d’une norme (d’une valeur)

Tracer le vecteur Poids �� sur la figure ci-contre. Rappel : Un vecteur est caractérisé par un point d’application, une direction, un sens et un module

PRINCIPE DES ACTIONS RÉCIPROQUES :

Tout corps A exerçant une force sur un corps B, subit une force d’égale intensité, de même direction mais de sens opposé, exercée par le corps B.

………………….

Dessine les 2 vecteurs 𝐹𝐵/𝐴 et 𝐹𝐴/𝐵

sur la figure ci-contre

MOMENT D’UNE FORCE

Un moment c'est la capacité d'une force ……………………………………………………………. Le moment est au mouvement de rotation ce que la force est au mouvement de translation. un couple est la somme des moments de deux forces égales, opposées et non colinéaires par rapport à un même point.

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Le moment d’une force est une action mécanique tendant à faire tourner une pièce ou un mécanisme.

Son unité est ………………………………

Moment de la force 𝐹 par rapport au point O

……………………………

d est mesurée perpendiculairement par rapport à 𝐹 . Par convention, si la force tend à faire tourner la pièce par rapport au point considéré dans le sens trigonométrique, le moment est positif. Dans le cas contraire il est négatif

EXERCICES D’APPLICATION

Exercice 1

La charge à une masse de 200kg.

Représenter et calculer 𝐹𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒/𝑝𝑎𝑙𝑎𝑛 .

Soit OA = 2,5 m. Calculer 𝑀𝐹 /𝑂

Exercice 2 Le couple C est de 40Nm, déterminer la force totale exercée. En déduire les valeurs de FA , FB , FC

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RAPPELS : PUISSANCE ÉLECTRIQUE

SIGNAL CONTINU

Comment calcule-t-on la puissance électrique en courant continu ? Quelle est la relation entre la puissance et l’énergie ?

SIGNAL ÉLECTRIQUE ALTERNATIF MONOPHASÉ

Rappels : En alternatif monophasé, le courant et la tension peuvent être déphasés, comme sur l’oscillogramme ci-dessous.

Calculer la période de Ch1 Calculer la période de Ch2

Quelle est la relation entre Imax et Ieff ? Calculer Imax et Vmax Calculer Ieff et Veff

On appelle φ l’angle de déphasage entre la tension et le courant, cos(φ) est appelé facteur de puissance

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PUISSANCE ÉLECTRIQUE EN RÉGIME ALTERNATIF MONOPHASÉ

Puissance apparente S en V.A (Volt.Ampère) Puissance active P en W (Watt) Puissance réactice Q en Var

Puissance active : P= U.I cos(φ) en monophasé. Attention en triphasé P= U.I. √𝟑.cos(φ)

PUISSANCE ET ÉNERGIE MÉCANIQUE

PUISSANCE MÉCANIQUE

Toutes les puissances s’expriment en ………………. Puissance mécanique pour la translation

……………………………………………………………………………………………………………………………… Puissance mécanique pour la rotation

…………………………………………………………………………………………………………………..…………..

ENERGIE MÉCANIQUE

Toutes les énergies s’expriment ………………………….………

Energie mécanique pour la translation

………………………………………………………………………………………………………………………………………… Energie mécanique pour la rotation

…………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………….....

……………….....

………………….

………………..

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CHAINE D’ÉNERGIE

Les systèmes mécatroniques sont des systèmes mêlant des parties mécaniques, électroniques et informatiques et des structures de contrôle afin d’augmenter et d’optimiser leurs fonctionnalités. La plupart des systèmes peuvent être modélisés sous la forme d’une chaine d’information et d’une chaine d’énergie.

SCHÉMA BLOC

RENDEMENT

Lorsque l’énergie parcourt les différents blocs de la chaîne d’énergie, elle est distribuée, convertie, transformée, adaptée, … il y a forcément des pertes. Chaque bloc est caractérisé par son rendement : Le rendement n’a pas d’unité et est toujours inférieur à 1. Le rendement global est obtenu en multipliant le rendement de chaque bloc.

………………