Etude documentaire Notions et contenus Actions mécaniques : forces, moment de force, couples et moment d'un couple. Capacités exigibles Chaînes énergétiques. Énergie et puissance. Puissance absorbée ; puissance utile ; réversibilité ; rendement. - Comparer des ordres de grandeur des énergies stockées dans différents réservoirs d'énergie. -...de la combustion à l'énergie mécanique. Donner un ordre de grandeur du rendement. philippe.berthillon@ac-lyon.fr Page 1
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Lire l'article du magazine Moto Journal Hors série décembre 2001 janvier 2002. Répondre aux questions ci dessous. questions : 1) L'article parle de couple moteur. Quelle est la dénomination exacte de cette grandeur en sciences physiques? 2) Dans la définition du couple, par quel mot faut il remplacer le mot "effort". 3) L'article propose deux protocoles expérimentaux pour mesurer le moment du couple d'un moteur de moto afin de tracer les courbes représentées plus bas. Un élève de classe de terminale STI2D a lu l'article mais n'a pas compris les protocoles. Réécrire ces protocoles d'une autre façon. 4) Qu'appelle t'on régime moteur dans l'article? 5) Comment calcule t'on la puissance à partir moment du couple moteur? Préciser les unités. 6) que peut on reprocher aux courbes de couple de deux moteurs de caractères différents dans l'article? 7) Qu'appelle t'on rendement d'un moteur thermique? 8) Quel est l'ordre de grandeur du rendement d'un moteur thermique de moto? 9) Qu'appelle t'on rendement d'un moteur électrique? 10) Quel est l'ordre de grandeur du rendement d'un moteur électrique? 11) Pourquoi utilise t'on tout de même des moteurs à essence pour les moto au lieu de moteurs électriques, alors que leur rendement est bien meilleur? 12) Une moto de type Ducati monster 750 pèse 180 kg. Quelles est sa puissance en chevaux? Convertir en kw. Quel est le rapport Puissance / poids pour cette moto? (1 ch = 735 W) 13) Une voiture Citroen C4 pèse 1300kg pour une puissance de 110 ch. Quelles est sa puissance en kw? Quel est le rapport Puissance / poids pour cette voiture? 14) commenter les résultats des questions 12 et 13. 15) la courbe moment du couple moteur en fonction de la du moteur d'une moto BMW F800R est donnée page suivante. - Relever les points de cette courbe dans le tableau suivant. (les 2 premières lignes du tableau) - Convertir la en radian par seconde (rad/s) - Calculer la puissance en kw - tracer la courbe représentant la puissance en fonction de la sur le même graphe. philippe.berthillon@ac-lyon.fr Page 4
(tour/min) Couple ( N.m) (rad/s) Puissance (kw) philippe.berthillon@ac-lyon.fr Page 5
1) moment du couple 2) force correction : 3) banc freiné : la moto est immobile sur un banc d'essai. La roue arrière tourne sur des rouleaux. On tourne la poignée d'accélération au maximum. On applique un moment de couple résistant sur les rouleaux grâce à un frein. On mesure la du moteur et le moment du couple résistant. On effectue cette opération pour différentes valeurs de la vitesse de rotation du moteur. Banc inertiel : la moto est immobile sur un banc d'essai. La roue arrière tourne sur des rouleaux. On mesure la durée nécessaire pour atteindre la vitesse maximale pour différents volants d'inertie fixés sur les rouleaux. Un calcul faisant intervenir cette durée permet de calculer le couple pour cette vitesse maximale. 4) du moteur 5) P=C.ω avec P en W, C en N.m et ω en rad/s 6) pas d'échelle ni d'unité! 7) rendement= énergie mécanique délivrée par le moteur/ énergie chimique stockée par le carburant 8)? 30 % 9) rendement = énergie électrique délivrée par le moteur/ énergie électrique stockée par la batterie 10) 90% 11) l'essence permet de stocker beaucoup d'énergie bien plus qu'une batterie! 12) 64 ch = 47040W =47 kw. rapport Puissance / poids pour cette moto 0.26 13) 81 kw rapport Puissance / poids =0.06 14) 4 fois plus de puissance par kg pour une moto que pour une voiture! 15) (tour/min) 2500 3500 6000 7500 8500 Couple ( N.m) 55 70 85 80 70 (rad/s) Puissance (kw) 262 366 628 785 890 14.4 25.6 53.4 62.8 62.3 philippe.berthillon@ac-lyon.fr Page 6
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