Choisir une solution technique pour une fonction donnée. Problématique : Comment choisir une solution technique pour une fonction donnée?

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1 Choisir une solution technique pour une fonction donnée Date : Page: 1/2 Séquence n 5 Classe : 3 e Groupe : SITUATION PROBLEME Le but de la séance précédente était de rechercher toutes les solutions techniques pouvant répondre à chaque fonction de notre prototype d éolienne. Vous avez alors énoncé les critères d appréciation et les niveaux de performance pour chaque fonction. Ces niveaux de performance sont les niveaux que doit atteindre notre prototype d éolienne. ANNEXE 1: ANALYSE FONCTIONNELLE Les fonctions contraintes (FC) intitulés Critères d'appréciation Niveau de performances FC1: capter le vent le plus efficacement possible Nombre de pales Arriver à capter le vent avec 2,3 ou 5 pales FC2: transformer l énergie mécanique en Produire un courant de 8 V Transmission, générateur énergie électrique multiplicateur FC3: orienter les pales face au vent La nacelle tourne lorsque le vent change de Système d orientation direction (de 5 par exemple). Dérive, empennage FC4 : placer en hauteur les pales pour capter le Plusieurs sortes de mât : treillis, tubulaire et Mât vent conique Objectif de la séance : Pour chaque groupe, vous allez vérifier que le niveau de la fonction dont vous avez la charge est vérifié en réalisant des expériences. A la fin de la séance, vous expliquerez à l oral votre travail (les expériences réalisées et les résultats obtenus) Problématique : Comment choisir une solution technique pour une fonction donnée? Rappels : Chaque groupea en charge une fonction du prototype d éolienne. Il en a la responsabilité jusqu à la fabrication du prototype : Groupe1 : capter le vent le plus efficacement possible Groupe 2 : transformer l énergie mécanique en énergie électrique. Groupe 3 : orienter les pales face au vent Groupe 4 : placer en hauteur les pales pour capter le vent Groupe 5 : capter le vent le plus efficacement possible Groupe 6 : transformer l énergie mécanique en énergie électrique. Groupe 7 : orienter les pales face au vent A votre disposition : Ressources du professeur enregistré sur le réseau Mini éolienne A4. Ventilateur, multimètre, oscilloscope, LED Organisation de l'îlot Travail à réaliser :Le travail se fera sur la page 2. Rappels concernant la notation : 1 note pour le groupe sur les différentes questions. 1 note individuelle pour l élève qui passe à l oral. Capacités évaluées: Choix de solutions techniques permettant de réaliser une fonction donnée Choix d un mode de dialogue ou de diffusion adapté

2 Séquence 5 Choisir une solution technique pour une fonction donnée Classe : 3 e Groupe : Page :2/7 Groupe 1 et 5 qui ont en charge la fonction «capter le vent» Question 1 : Remplir le schéma ci-dessous. Question 2 : Proposez un protocole simple afin de déterminer le nombre «idéal» de pales pour notre prototype d éolienne. Ce nombre «idéal» de pales correspondra à un maximum d efficacité pour la mini-éolienne A4. Réalisez les expériences. Solution technique testée : Matériels Protocole expérimental Schéma de l expérience Résultats de l expérience Conclusions :

3 Séquence 5 Choisir une solution technique pour une fonction donnée Classe : 3 e Groupe : Page : 3/7 Groupe 2 et 6 qui a en charge la fonction «transformer l énergie mécanique en énergie électrique» Question 1 : Remplir le schéma ci-dessous Question 2 : Quels sont les différentes parties d un générateur électrique? Recherchez sur internet le nom des deux parties principales d un générateur électrique. Complétez la légende de la figure1 ci-dessous ainsi que le titre. Figure 1. Titre : Question 3 : Quel est la fonction du générateur électrique (voir figure 2)? A votre disposition : ressources, un générateur, un oscilloscope, une LED Figure 2 : Générateur électrique Travail à réaliser : Les 3 fils qui sortent du générateur électrique (triphasé) sont reliés à une fiche dans laquelle on peut enficher les broches de la LED. Travail 1: En vous aidant du document ressources «choix_solutions_ressources», complétez la légende de la figure 3 en indiquant ce que représente chaque symbole dans le montage électrique. Travail 2: Représentez ci-dessous par des schémas les différentes possibilités de connexion de la LED (exemple figure 3). Combien y en a-t-il? Travail 3: Dans chaque cas, notez si la LED s'éclaire. Si oui, précisez si elle s'éclaire de façon continue ou pas? Conclure sur la nature du courant électrique générer par notre générateur électrique. Travail 4: Brancher le générateur aux bornes de l oscilloscope. Faites tourner le générateur électrique et observez la forme du signal à l écran de l oscilloscope. Comment s appelle la forme d un tel signal? Cette observation est-elle en accord avec la conclusion du travail précédent. Figure 3 : exemple de schéma montage du générateur électrique et d une LED Schémas des différentes possibilités de connexion de la LED avec le générateur

4 Séquence 5 Choisir une solution technique pour une fonction donnée Classe : 3 e Groupe : Page : 4/7 Titre figure 4 : 0 Travail 5: Dessinez sur la figure 4 ci-contre au crayon à papier ce que vous observez à l écran. Complétez la légende dans chaque encadré de la figure 4. Travail 6 : Indiquez sur la figure 4 comment se mesure la période de ce signal électrique. Travail 7 : Indiquez par des hachures sur la figure 4 les moments où la tension est positive, les moments où la tension est négative, les moments où la tension est nulle. Travail 8 : Indiquez sur la figure 4 la tension maximale notée U max et la tension minimale notée U min. Question 4 : Quel est la fonction du module régulateur (voir figure 5)? A votre disposition : ressources, un générateur, un oscilloscope, une LED et le régulateur Travail à réaliser : Figure 5 : Module régulateur Connectez l'alternateur sur le module régulateur comme indiqué sur la figure 6 ci-dessous. Travail 1: En vous aidant du document ressources «choix_solutions_ressources», complétez la légende de la figure 6 en indiquant ce que représente chaque symbole dans le montage électrique. Travail 2: Représenter par des dessins les différentes possibilités de connexion de la LED (exemple figure 6). Combien y en a- t-il? Travail 3: Dans chaque cas, notez si la LED s'éclaire. Si oui, précisez si elle s'éclaire de façon continue ou pas? Conclure sur la nature du courant électrique en sortie du régulateur. Travail 4: Brancher le régulateur (relié au générateur) aux bornes de l oscilloscope. Faites tourner le générateur électrique et observez la forme du signal à l écran de l oscilloscope. Comment s appelle la forme d un tel signal? Cette observation est-elle en accord avec la conclusion du travail précédent. Titre de cette page du document : il s agit de la problématique. Figure 6 : exemple de schéma montage du générateur électrique et du régulateur Schémas des différentes possibilités de connexion de la LED avec le générateur Titre figure 7 : 0 Travail 5: Dessinez sur la figure 7 ci-contre au crayon à papier ce que vous observez à l écran. Complétez la légende dans chaque encadré de la figure 7. Travail 6 : Complétez la légende dans chaque encadré de la figure 7.

5 Séquence 5 Choisir une solution technique pour une fonction donnée Classe : 3 e Groupe : Page : 5/7 Groupe 3 et 7 qui ont en charge la fonction «orienter les pales face au vent» Question 1 : Remplir le schéma ci-dessous. Question 2 : Proposez un protocole simple permettant montrer le rôle d une dérive (encore appelé empennage) Question 3 : Déterminer la taille de la dérive nécessaire pour que les pales soient toujours face au vent. Votre conclusion devra présenter la taille RELATIVE de la dérive par rapport au reste de l éolienne. Matériels Solution technique testée :.. Protocole expérimental Schéma de l expérience Résultats de l expérience Conclusions :

6 Séquence 5 Choisir une solution technique pour une fonction donnée Classe : 3 e Groupe : Page : 6/7 Groupe 4 qui a en charge la fonction «placer en hauteur les pales pour capter le vent» Question 1 : Remplir le schéma ci-dessous. Question 2 : Proposez des solutions les plus simples possible pour mettre les pales en hauteur. Faire des schémas cidessous puis réalisez des maquettes en carton. A votre disposition : nacelle de l éolienne a4, du carton, du ruban adhésif Schémas de nos différentes solutions pour placer les pales en hauteur :

7 Séance 5 Choisir une solution technique pour une fonction donnée Classe : 3 e Groupe : Page : 7/7 Réalisation d un cahier de suivi de projet multimédia Un cahier de suivi de projet a été préparé pour vous. Ce cahier étant accessible sur le réseau, chaque groupe a son propre cahier. Il peut être enrichi de différents médias (textes, photographies, dessins, vidéos, sons ou enregistrement vocaux) et reflète votre travail et l évolution du projet. Ce cahier doit être rempli pendant les séances, mais aussi au CDI. Je suis l avancée de votre cahier et y apporterai des annotations. Votre travail : Ouvrez le cahier pour découvrir le sommaire. Complétez-le par la présentation de votre îlot. Trouver un nom de groupe. Compléter le cahier numérique avec les différents travaux réalisés en classe (possibilité de modifier compléter le sommaire s il manque des rubriques)

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