Conception d'une boîte à savon

[invite0a90fb94]

Ayant posé les questions qui suivent à mon entourage en n'obtenant des réponses très peu satisfaisantes et souvent contradictoires, j'ai décidé de me tourner vers vous, membres du forum de futura-science pour me dépanner !

Je suis en étudiant de 16 ans et j'ai comme projet scolaire en Technique et Manipulations Scientifiques de concevoir une boîte à savon avec quatre autres étudiants pour ensuite mesurer notre bolide à ceux de nos compagnons de classes et ensuite, contre une autre école.

Je m'interrogeais sur certains points concernant la conception de la machien tels que :

- Devons-nous mettre dans la boîte à savon la personne la plus lourde ou la plus légère de notre équipe ?

- Quelle taille de roues favoriser ? Celles de derriÈre devraient-elle être plus grandes que celle de devant ? Les petites roues feront-elles aller la voiturette plus vite que les grosses ?

Sachant que notre bolide sera lâche du haut d'une rue en pente plus ou moins a-pic et devra descendre plusieurs mètres et terminer premiere, avez-vous des conseils ou des réponses pour moi ?

Merci d'avance !
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[Coincoin]

Salut,

- Devons-nous mettre dans la boîte à savon la personne la plus lourde ou la plus légère de notre équipe ?

La personne présentant le rapport poids/surface le plus élevé. Donc la plus lourde (à moins que tu aies des amis très denses).

- Quelle taille de roues favoriser ? Celles de derriÈre devraient-elle être plus grandes que celle de devant ? Les petites roues feront-elles aller la voiturette plus vite que les grosses ?

Je ne vois pas en quoi la taille des roues peut jouer. Mais je peux me tromper.... En tout cas, faut limiter les frottements.

avez-vous des conseils ou des réponses pour moi ?

Mets un casque !

[Bruno]

Je ne vois pas en quoi la taille des roues peut jouer. Mais je peux me tromper.... En tout cas, faut limiter les frottements.

Hum ce ne serait pas le même principe qu'une boite de vitesse ?

[philou21]

Une discussion à lire :

http://forums.futura-sciences.com/sh...EEte+%E0+savon

[A voir en vidéo sur Futura]

[sitalgo]

Il vaut mieux prendre des roues de grand diamètre, à système de rotation égal, le moment dû à la force de contact (par la distance contact/axe) luttera plus facilement contre les frottements du système de rotation.

En outre un grand diamètre "arrondi" le relief, cela diminue les vibrations et améliore la tenue de route, surtout s'il n'y a pas de suspension. Cependant si la piste est plane, c'est moins flagrant.

Il vaut mieux des roues à bandage plein, sinon il faut sur gonfler, plus ça se déforme plus ça consomme de l'énergie.

Si tu utilises des roulements à bille pour les axes, enlève le cache-poussière, nettoie-le pour enlever la graisse et tu lubrifies à l'huile fine (ex: vaseline ou gas-oil). Ca suppose que tu fabriques les roues mais ça peut toujours servir.

Le pilote ne doit pas avoir les oreilles en chou-fleur.

[invite3e67d1f2]

Ayant posé les questions qui suivent à mon entourage en n'obtenant des réponses très peu satisfaisantes et souvent contradictoires, j'ai décidé de me tourner vers vous, membres du forum de futura-science pour me dépanner !

Je suis en étudiant de 16 ans et j'ai comme projet scolaire en Technique et Manipulations Scientifiques de concevoir une boîte à savon avec quatre autres étudiants pour ensuite mesurer notre bolide à ceux de nos compagnons de classes et ensuite, contre une autre école.

Je m'interrogeais sur certains points concernant la conception de la machien tels que :

- Devons-nous mettre dans la boîte à savon la personne la plus lourde ou la plus légère de notre équipe ?

- Quelle taille de roues favoriser ? Celles de derriÈre devraient-elle être plus grandes que celle de devant ? Les petites roues feront-elles aller la voiturette plus vite que les grosses ?

Sachant que notre bolide sera lâche du haut d'une rue en pente plus ou moins a-pic et devra descendre plusieurs mètres et terminer premiere, avez-vous des conseils ou des réponses pour moi ?

Merci d'avance !

le vrai nom c'est "caisse a savon"
Il y a des regles de construction tres draconniennes pour les caisses de compétion, car il faut savoir que les vitesses atteintes peuvent dépasser 100 km/h. En gros le plus important c'est les freins, la solidité du chassis, le ceinture de securité, l'arceau, les protections du pilote.

Pour un maximum d'efficacité, si le profil de la route descend constammment il faut que l'ensemble caisse plus pilote soit le plus lourd possible, en fait on leste les caisses avec du plomb sur le plancher (lest au centre de gravité).
Ensuite il faut evidemment des roues a roulements avec un réglage impecable du parallelisme, et des roulement dont on supprime tous les frottements parasites(joints, graisse) lubrifié avec une huile fluide.
les pneus sont reglementés aussi. Il faut des roues assez grandes et légères avec des pneus fin et lisses gonflable a au moins 5 kg/cm2 . Les roues de velo sont a proscrire pour les descentes avec virage car elles ne resistent pas aux efforts latéraux...
selon le profil de la course (virages) et l'état du revêtement il va falloir travailler la tenue de route . Si c'est bien lisse: chassis rigide et pas de suspension, si c'est bosselé avec un revêtemnt mauvais: suspension à faible course. La garde au sol est de 40 mm minimum....
Sauf si votre caisse est destiné a un run de quelques mètres en ligne droite sur bon revêtemnt, vous avez intérêt a construire selon le réglement de la fédération française de caisse a savon (voir leur site): cela garantit votre securité et vous permettra de participer aux nombreuses courses hors école.....
pour le reste a votre disposition.

[invite0a90fb94]

Je vous remercie pour vos conseils, que je fais actuellement imprimer pour en faire part aux membres de mon équipe dès demain. Étant la personne la plus lourde, c'est moi qui m'y collerai haha !

Si toutefois quelqu'un a quelque chose à ajouter, c'est évident que je prendrai ses conseils avec plaisir !

Merci encore, vous êtes super :P

[mariposa]

Salut,
La personne présentant le rapport poids/surface le plus élevé. Donc la plus lourde (à moins que tu aies des amis très denses).

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Quel est le mode de ton raisonnement?
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a priori je dirais que m.g.h = 1/2.m.v2 implique que la masse est indifférente. Après, tout le reste est une question de pertes d'énergie, donc de frotements au niveau des roues et des pertes dues à l'aérodynamique.

[Coincoin]

Après, tout le reste est une question de pertes d'énergie, donc de frotements au niveau des roues et des pertes dues à l'aérodynamique.

Disons que j'ai tendance à considérer les frottements aérodynamiques avant tout. Donc ce qui va compter c'est la surface du pilote (on va dire que pour un être humain normalement constitué et sans équipement le Cx ne change pas trop). Mais effectivement, je vais peut être trop vite en ne considérant pas que si la masse augmente ça va se répercuter sur les frottements solides au niveau des roues...

D'habitude on néglige les frottements !

[mariposa]

Disons que j'ai tendance à considérer les frottements aérodynamiques avant tout. Donc ce qui va compter c'est la surface du pilote (on va dire que pour un être humain normalement constitué et sans équipement le Cx ne change pas trop). Mais effectivement, je vais peut être trop vite en ne considérant pas que si la masse augmente ça va se répercuter sur les frottements solides au niveau des roues...

D'habitude on néglige les frottements !

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En effet plus le gus gus est lourd, donc volumineux, plus les forces, de trainées augmentent ainsi que les frotements des roues au sol. Donc le poids idéal c'est zéro et même chose pour la caisse!
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par contre pour le pilotage, comme cela a été remarqué plus haut, mieux vaut que l'ensemble ait un certain poids.

[invite3e67d1f2]

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En effet plus le gus gus est lourd, donc volumineux, plus les forces, de trainées augmentent ainsi que les frotements des roues au sol. Donc le poids idéal c'est zéro et même chose pour la caisse!
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par contre pour le pilotage, comme cela a été remarqué plus haut, mieux vaut que l'ensemble ait un certain poids.

non le poids idéal ce n'est pas zero. J'en ai eu la preuve experimentale maintes fois . D'abord vous êtes dans une carrosserie et dans tous les cas la même voiture lestée lourdement va beaucoup plus vite qu'a vide sur une pente en descente permanente. tout change si il y a un long plat ou une remontée. On parle aussi de vitesses souvent assez faibles , car si certains atteignent 100 km/h sur des cicuits longs et en forte pente la moyenne est beaucoup plus basse et j'imagine mal qu'on fasse courir des lycéens a plus de 30 ou 40 km/h. Pour en revenir au point de départ il faut savoir si la caisse et son circuit sont plutôt d'inspiration américaines: circuit lisse et quasi tout droit, run de quelques centaines de mètres en pente faible , ou d'inspiration européenne :vraie route de montagne plus ou moins bosselée.
les voitures sont tres différentes, on peut voir des photos sur les sites spoécialisés en ouvrant les liens du site de la federation française.
les voitures américaines sont de long fuseaux avec des roues extremmement fines une direction avec une barre pivotante sur un axe vertical, pas de suspension; les caisses européennes se rapprochent d'une petite formule un ou d'un kart caréné.

[mariposa]

non le poids idéal ce n'est pas zero. J'en ai eu la preuve experimentale maintes fois . D'abord vous êtes dans une carrosserie et dans tous les cas la même voiture lestée lourdement va beaucoup plus vite qu'a vide sur une pente en descente permanente. tout change si il y a un long plat ou une remontée. On parle aussi de vitesses souvent assez faibles , car si certains atteignent 100 km/h sur des cicuits longs et en forte pente la moyenne est beaucoup plus basse et j'imagine mal qu'on fasse courir des lycéens a plus de 30 ou 40 km/h. Pour en revenir au point de départ il faut savoir si la caisse et son circuit sont plutôt d'inspiration américaines: circuit lisse et quasi tout droit, run de quelques centaines de mètres en pente faible , ou d'inspiration européenne :vraie route de montagne plus ou moins bosselée.
les voitures sont tres différentes, on peut voir des photos sur les sites spoécialisés en ouvrant les liens du site de la federation française.
les voitures américaines sont de long fuseaux avec des roues extremmement fines une direction avec une barre pivotante sur un axe vertical, pas de suspension; les caisses européennes se rapprochent d'une petite formule un ou d'un kart caréné.

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Je suis pret à me plier à la réalité des faits. ce qui est interessant est de savoir pourquoi il faut un certain poids alors que les principes physiques élémentaires, mais trop généraux, nous disent que c"est zéro.
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Par exemple avec un poids zéro et en présence de vent la caisse pourrait remonter la pente, donc de ce point de vue il faut qu'il y est un certain poids pour lutter contre la force du vent.
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Par ailleurs même avec un vent nul le vent relatif développe une force qui s'oppose à l'effet du poids:
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A des coefficients géométriques prets on a une force résultante qui s'écrit:

F = m.g - k.V

En régime stationnaire la vitesse atteinte est proportionnelle au poids, donc j'arrive à la conclusion inverse a savoir qu'il faut être le plus lourd possible. Dit poliment j'ai raconté une grosse conn...

[Tifoc]

Bonjour,

Oui mais une grosse conn.... reconnue n'en est plus qu'une toute petite ridicule et négligeable !
Ah, les boules de Galilée n'ont pas fini de nous induire en erreur, jusqu'à un certain ministre de l'education nationale qui s'est empétré dedans il ya quelques années...
Pour info, en PJ la chute libre de deux parachutistes en vol horizontal : 80 kg en traits forts, 60kg en pointillés

[invite0a90fb94]

Pour info, c'est effectivement sur une piste droite qu'aura lieu la compétition. Il n'y a qu'une très faible courbe donc le système de virage sera plutôt rudimentaire :P

[invite3e67d1f2]

Pour info, c'est effectivement sur une piste droite qu'aura lieu la compétition. Il n'y a qu'une très faible courbe donc le système de virage sera plutôt rudimentaire :P

donc pour gagner allez visiter les sites americains!
fuselage tres fin, pilote couché, poids maximum autorisé (plomb!), pneus tres fins genre "joint torique" sur roues légères , direction simplifiée par essieu rigide tournant sur un seul axe verticale (cela garantit le parallelisme), freins par patin au sol .
Enfin soyez prêt assez tot pour pouvoir faire beaucoup d'essais!

[mariposa]

Pour info, en PJ la chute libre de deux parachutistes en vol horizontal : 80 kg en traits forts, 60kg en pointillés

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Merci pour ces données expérimentales.
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J'en profite pour faire remarquer que c'est une manière de faire de la bonne physique en cherchant à fitter les courbes éxpérimentales:
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L'équation d'évolution de la vitese s'écrit:
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..M.dV/dt = M.g - k.V

Au voisinage de t= 0

V = g.t

Régime linéaire en accord avec les résultats expérimentaux. on peut extraire g= 10 m/s2
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En régime asymptotique ( pour t infini)

Va= M.g/k

On vérifie bien que la vitesse est constante ainsi que proportionnelle à la masse. On notera que l'augmentation de poids de 20% se traduit par une augmentation de 20% de la vitesse limite de limite ce qui signifie que la valeur de k est sensiblement identique. On aurait pu s'attendre à une lègère augmentation de k avec la masse.

[danyvio]

avez-vous des conseils pour moi ?

Oui ! Eviter les roues carrées ou ovales