Séquence 6 : la transmission du mouvement, production d électricité SITUATION PROBLEME. Moyeu Générateur

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1 Séquence 6 : la transmission du mouvement, production d électricité Date : Page: 1/9 Classe : 3 e Groupe : SITUATION PROBLEME Travail à réaliser : Il se fera sur une feuille de classeur. Vous devez calculer la vitesse de l extrémité d une pale d éolienne taille réelle et exprimer le résultat en km/h. On choisira une éolienne dont la taille du rotor est de 60 m pouvant délivrer une puissance électrique de 1000 KW. Le rotor du générateur doit tourner à 1000 tours/min pour délivrer cette puissance. On se place dans le cas décrit par le schéma ci-dessous. Soit le schéma suivant : Axe du rotor et de l alternateur Moyeu Générateur Pale du rotor Rotor = Pales + moyeu Problématique à résoudre : En recherchant sur internet et dans les documents ressources, proposer 2 systèmes de transmission de mouvement : Mes solutions sont : - - 1

2 Séquence 6 Transmission du mouvement, production d électricité Classe : 3 e Groupe : Page :1/5 A votre disposition : Ressources du professeur enregistré sur le réseau: Maquette engrenage Maquette engrenage générateur Rappels concernant la notation : 1 note pour le groupe sur les différentes questions. Capacités évaluées: Identifier les caractéristiques de différentes sources d énergie possibles pour l objet technique. Vous disposez de deux trains d engrenage : Le premier constitué de deux roues d engrenage de diamètres différents et de nombre de dents différents. Le second constitué de 4 roues d engrenage de diamètres différents et de nombre de dents différents. Pignon 11 Roue 12 Roue 22 Roue 23 Roue 21 Roue 24 Train d engrenage 1 Train d engrenage 2 Question 1 : Indiquez pour chacune des roues dentées son nombre de dents. Train d engrenage 1 Train d engrenage 2 Eléments d engrenage Nombre de dents Eléments d engrenage Nombre de dents Pignon 11 Roue 21 Roue 22 Roue 12 Roue 23 Roue 24 Travail 2 : sens de rotation nombre de roue pair Train d engrenage 1 : faites tourner la roue 12 comme indiqué sur la photo cicontre. Indiquez sur ce schéma le sens de rotation du pignon 11 par rapport à la roue 12. Observations :. 2

3 Séquence 6 Transmission du mouvement, production d électricité Classe : 3 e Groupe : Page :2/5 Train d engrenage 2 : faites tourner la roue 21 comme indiqué sur la photo cicontre. Indiquez sur ce schéma le sens de rotation des roue 24, roue 23 et roue 22 par rapport à la roue 21. Observations :. Que peut-on conclure concernant le sens de rotation pour un train d engrenage comprenant un nombre de roues pair? Travail 3 : sens de rotation nombre de roue impair Train d engrenage 2 : Retirez la roue 24 puis faites tourner la roue 21 comme indiqué sur la photo ci-contre. Indiquez sur ce schéma le sens de rotation des roue 23 et roue 22 de par rapport à la roue 21. Observations :. Que peut-on conclure concernant le sens de rotation pour un train d engrenage comprenant un nombre de roues impair? Travail 4 : Rapport de vitesse avec le train d engrenage 1. Question 1 : Faire tourner la roue 12 dans le sens indiqué sur la photo ci-dessous. Indiquez sur la photo ci-dessous la roue menante et la roue menée. Complétez : Un tour de la roue dentée 12 correspond à.. tour(s) de la roue dentée 11. Question 2 : Compter le nombre de dents de chaque roue : Pignon 11 :.. Roue 12 : Question 3 : Calculez le rapport de transmission du train d engrenage 1 dans ces conditions. 3

4 Séquence 6 Transmission du mouvement, production d électricité Classe : 3 e Groupe : Page :3/5 Complétez : Le calcul précédent indique que la roue 12 va vite que le pignon 11. Question 4 : Calculez le rapport de transmission lorsque le pignon 11 est menant. Que cela signifie-t-il? Travail 5 : Rapport de vitesse avec le train d engrenage 2. Question 1 : Faire tourner la roue 21 dans le sens indiqué sur la photo ci-dessous. Indiquez sur la photo ci-dessous la roue menante et la roue menée. Complétez : Un tour de la roue dentée 21 correspond à.. tour(s) de la roue dentée 24. Question 2 : Compter le nombre de dents de chaque roue : Roue Nombre de dents Question 3 : Calculez le rapport de transmission du train d engrenage dans ces conditions. Complétez : Le calcul précédent indique que la roue 24 va vite que la roue 21. Question 4 : Calculez le rapport de transmission lorsque la roue 24 est menante. Que cela signifie-t-il? 4

5 Séquence 6 Transmission du mouvement, production d électricité Classe : 3 e Groupe : Page :4/5 Problématique à résoudre : Comment faire tourner un générateur électrique assez rapidement pour qu il puisse fournir suffisamment d électricité pour éclairer une LED? A votre disposition : un moteur électrique, un générateur électrique, des roues d engrenages de même taille, une pile électrique, une LED. Ressources et internet Travail à réaliser : Vous devez utiliser TOUT le matériel à votre disposition pour répondre à la problématique. Votre montage doit permettre d éclairer une LED. Dans un second temps, vous ferez le schéma du montage et vous expliquerez votre démarche et vos résultats. Dans un premier temps, vous ferez le montage et vous appellerez votre professeur pour qu il le valide. Protocole expérimental : Schéma de l expérience : Résultats : Moyeu Multiplicateur Générateur Pales du rotor Rotor = Pales + moyeu 5

6 Séquence 6 Transmission du mouvement, production d électricité Classe : 3 e Groupe : Page :5/5 Problématique à résoudre : Comment faire tourner un générateur électrique plus rapidement pour qu il puisse fournir plus d électricité? A votre disposition : un moteur électrique, un générateur électrique, quatre roues d engrenage de différentes tailles, une pile électrique, un multimètre, une LED. Ressources et internet Travail à réaliser :Vous devez trouver une solution technique qui permet de produire un courant avec une tension la plus élevée possible en choisissant les roues d engrenage appropriées. Dans un premier temps, vous ferez le montage ci-dessous et vous appellerez votre professeur pour qu il le valide. Dans un second temps, Remplir les tableaux 1 et 2 ci-dessous. Indications pour les mesures - Mesure de la tension : la mesure de la tension se fait en réglant le multimètre en voltmètre sur le calibre 20 V. On branche alors le voltmètre aux bornes de la LED. - Mesure de l intensité :la mesure de l intensité se fait en réglant le multimètre en ampèremètre sur le calibre 200 ma. On branche alors l ampèremètre en série avec la LED. - Mesure de la vitesse de rotation du moteur: utilisez un tachymètre Protocole expérimental : Tableau n 1 Roue n 1 Roue n 2 Roue n 3 Nombre de dents Figure 1 : Schéma de l'expérience Tableau n 2 Roue Moteur Roue générateur Tension aux bornes du générateur en Volt (V) Intensité en Ampère (A) Puissance : P=U x I en Watt (W) Réponse à la problématique : conclusion 6

7 Nom photo schématisation Poulie-courroie Engrenages coniques Engrenages droits Roue et vis sans fin Roue dentée-chaîne 7

8 Le rapport de transmission 1. Système de transmission par engrenage Arbre ou axe primaire Arbre ou axe secondaire Roue menante Roue menée Dans un système de transmission par engrenages, le rapport entre la vitesse de la roue menante et la roue menée dépend directement de leur nombre de dents. Dans un système de transmission par engrenages, on a le rapport suivant : N1 x Z1 = N2 x Z2 Donc = = r N1 la vitesse de l engrenage 1 (en trs/min) Z1 le nombre de dents de l engrenage 1 N2 la vitesse de l engrenage 2 (en trs/min) Z2 le nombre de dents de l engrenage 2 rle rapport de transmission entre les deux poulies 8