Une voiturette à énergie gravitationnel ?

[invited7d7a200]

Bonjour/Bonsoir
J'ai décidé avec quelques amis de participer au défi génie inventif (un concours québécois pour les jeunes), et j'ai besoin de votre aide.
Voici là tache: construire une voiturette qui ne fonctionne QUE à l'énergie potentielle gravitationnelle (donc pas de ressors, pas d'électricité, etc.) et qui dois respecter certaines contraintes: par exemple, les dimensions maximales en tout temps sont de 50*50*75cm et le poids maximum est de 2kg.
De plus, cette voiture dois pouvoir trainer un chaine de 3,5 kg, et qui mesure 6m et sur une distance de 6m.
Donc, en résumer, le but et de pouvoir trainer une chaine le plus rapidement possible (donc en prenants le moins de temps possible) sur une distance de 6m.

Pour plus de détailles, voici les règlements du concours ICI (attention, document PDF)

PS: je fais parti du "2e cycle du secondaire"
Merci de votre aide, et si vous avez des plans ou autres, contacter moi à cette adresse:

 Cliquez pour afficher

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Et merci d'avance
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[invite7c995df1]

salut,
dis moi un peu, c'est quoi le principe qui permet de faire avancer une voiture grace à l'énergie potentielle?

je veux dire, à part la mettre sur une route en pente...

[sitalgo]

B'jour,

De plus, cette voiture dois pouvoir trainer un chaine de 3,5 kg, et qui mesure 6m et sur une distance de 6m.

La première chose à faire est de savoir quelle force est nécessaire pour tirer une chaîne comme ça.
- Chaîne droite avec une vitesse raisonnable (6m en 60s, en 50s).
- Sur un sol comparable.
- En fonction de la façon dont la chaîne est disposée pour connaître la force au début et son évolution.

Un poids à mouvement vertical fournit une force constante, avec les 75cm en hauteur (donc davantage d'EP et une démultiplaction plus grande). Mais la force de traction est-elle suffisante en fin de course.
Un poids basculant founit plus de couple à la fin, avec la limitation des 50cm (moins d'EP).

Huiler la chaîne (et nettoyer pour pas que sa se voit trop) car tricher aide toujours un peu.

Il n'y a pas de solution toute faite, tout est à essayer, à ce niveau il est difficile d'intégrer tous les paramètres dans un calcul.

[invited7d7a200]

Vu que le sol est en contre plaquer et qu'il n'est PAS en pente, le seul moyen serais de déclencher un poids qui tombe, et qui entrainerais un mouvement.
Vu que la chaîne est fournie par l'organisme qui organise ce "défi", il nous est impossible de "tricher".

Non, c'est juste que je me demandais, comment je devrais mettre le poids qui tombe, et quel serais sa masse optimale, pour avoir un bonne vitesse, mais aussi, avoir un bon rendement et une machine stable et assez puissante pour tirer la chaine.

C'est surtout des idées de concept que j'aimerais. Par exemple, quel type de transmission de force j'utilise ? un levier ? En quel matériaux devrai-je faire la voiturette ? où pu devrai-je situer le poids, à l'avant du véhicule? ou à l'arrière ?
Aussi, devrai-je utiliser de grosse roue à l'arrière, et de petite à l'avant ? ou le contraire ? ou encore des roues de tailles uniforme ?
C'est ce genre de question simple, mais qui peuvent faire la différence entre gagner et perdre dont j'aimerais avoir la réponse.
SVP, j'ai vraiment besoin d'idées et d'aide, le plus vite serait le mieux
Merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[f6bes]

Bjr à toi,
Peu importe la forme de tes roues, de leurs dimensions, etc.....

En fait le défi à relever et:
" quel coup de pied au c.. dois je donner à ma voiture de 2 kg , ppour tirer un chaine de 3.5 kg sur 6m en TANT de secondes.."

Donc ce n'est qu'une question de MASSE de "poids qui tombe" pour donné "l'implusion".

Bien sur on ne peut RIEN optimiser, sans connaissance des:
frottements au sol du à la chaine (inconnu)
éventuellement du CX du "véhicule" (mais ce serait du pinaillage !)
etc...etc...

Donc en l'absence de donnée tu mets le poids MAXIMUM. C'est sur t'auras une "implusion" !
"... Sa masse optimale.." ................le MAXI possible, pour obtenir le temps le plus COURT possible !
Bien sur si ton petit copain mets, lui , un poids supérieur, il a de grande chance de te battre .

Rien "d'inventif" dans ce projet: ..........juste un fusil à un coup !!
A+

[Jeanpaul]

Faisons un petit calcul : si on a une masse de 1 kg (50% de la masse totale autorisée) qui descend de 60 cm (compatible avec la hauteur autorisée), on récupère 6 joules.
Si le poids du véhicule est 20 N avec un frottement de 10% sans compter la chaîne et qu'on se déplace de 6 mètres, ça fait 20x0,1x6 = 12 joules.
On voit comme un problème !

[Tiluc40]

Faisons un petit calcul : si on a une masse de 1 kg (50% de la masse totale autorisée) qui descend de 60 cm (compatible avec la hauteur autorisée), on récupère 6 joules.
Si le poids du véhicule est 20 N avec un frottement de 10% sans compter la chaîne et qu'on se déplace de 6 mètres, ça fait 20x0,1x6 = 12 joules.
On voit comme un problème !

Bonjour,
Seul le tracteur semble limité à 2kg. La masse de la chaîne n'est pas connue dans le problème. Il y a même 2 types de chaînes, correspondant à 2 manches.

[Jeanpaul]

Si le tracteur est limité à 2 kg, la masse qui chute sera encore bien inférieure.

[Tiluc40]

Si le tracteur est limité à 2 kg, la masse qui chute sera encore bien inférieure.

Ce n'est pas ce que j'ai compris. J'ai compris que l'équipe se pointe avec son tracteur, inférieur à 2kg, et qu'elle attache la chaîne fournie par l'organisateur.

[Tiluc40]

A la relecture du schéma de départ, il semble en effet impossible d'utiliser le poids de la chaîne comme source motrice. J'avais d'abord pensé à une cuve qui ejectait la chaine vers l'arrière.
Celà dit, le but reste d'aller le plus loin possible, pas de parcourir les 6m.

[f6bes]

Bjr à tous,

Jean Paul,
"..trainer la chaine..." ne signifie pas QUE c'est la chaine qui DOIT fournir l'énergie .

Tiluc: c'est pas la distance MAXIMUM qu'il faut obtenir, mais un temps MINIMUM pour unes distance donnée 6m.
"....plus rapidement possible (donc en prenants le MOINS de temps possible) sur une distance de 6m...."

Jeanpaul: qu'est ce qui interdit de faire "chuter" une masse SUPERIEURE à 2 Kgs ?
C'est pas préçisé dans l'énonçé?

Donc je vois le scénario suivant: une masse "m" chute d'une hauteur "h". Cette masse tombe sur un sytéme qui par un jeu de levier viens "pousser" l'arriére de l'ensemble à véhiculer (le grans coup de pied au "c..") et tout cela se propluse.
On utilise bien l'énergie gravitationnelle et je ne pense pas avoir déroger au cahier des charges !

A+

[Tiluc40]

Tiluc: c'est pas la distance MAXIMUM qu'il faut obtenir, mais un temps MINIMUM pour unes distance donnée 6m.

Bonjour f6bes, la formule utilisée pour calculer les points ne tient pas compte du temps : P=85*(d1+d2)/D+R. Et c'est elle seule qui déterminera le vainqueur.
Jeanpaul: qu'est ce qui interdit de faire "chuter" une masse SUPERIEURE à 2 Kgs ?

C'est pas précisé dans l'énonçé?

Donc je vois le scénario suivant: une masse "m" chute d'une hauteur "h". Cette masse tombe sur un sytéme qui par un jeu de levier viens "pousser" l'arriére de l'ensemble à véhiculer (le grans coup de pied au "c..") et tout cela se propulse.
On utilise bien l'énergie gravitationnelle et je ne pense pas avoir dérogé au cahier des charges !

Il est précisé que le tracteur ne doit perdre aucune pièce ni accessoire. Mon interprétation est que :
- Soit le jury considère que la masse qui tombe fait partie du tracteur, et on est donc limité à un poids total de 2kg
- Soit la masse est un accessoire, et il est précisé que l'accessoire ne doit pas quitter le tracteur sous peine de disqualification. Du coup, je vois mal pourquoi le jury validerait une solution où l'on peut embarquer ce que l'on veut, et la limite de 2kg me semble comprendre le tracteur + accessoire.
J'ai bien une petite idée de comment récupérer le max d'énergie cependant... Il n'est pas dit que le tracteur doit être d'un seul tenant. Mais vu qu'il s'agit d'un concours, laissons un peu chercher les participants, non? Dommage que je n'ai pas de garage, je l'essayerais bien à la maison. Ce n'est pas trop compliqué à fabriquer.
Finalement, il est rigolo ce concours.

[Tiluc40]

Oups... Et pour une meilleure compréhension du post précédent, la ligne

Jeanpaul: qu'est ce qui interdit de faire "chuter" une masse SUPERIEURE à 2 Kgs ?

fait partie de la citation de f6bes qui suit. Désolé, je me suis un peu mélangé les balises.

[Faisan]

Bonjour,

je viens d'avoir un petit coup de génie en me rappelant d'une invention que j'ai vu dans science et vie je crois, et qui pourrait coller parfaitement à ton chariot.

Avec ca tu vas gagner c'est sur.

Le gros problème est de vaincre l'inertie au démarrage. C'est là que les différences vont se faire.

Ce qui pourrait t'aider, c'est de mettre une transmission en engrenage spirale. pour plus d'infos voir par exemple ici

http://www.infodujour.com/scripts/ac...php?actID=3067

A plus,

Le faisan

[jgiovan]

Salut,

J'ai une idée toute bête :

Une masse portée par un axe guidé (genre bille en acier, aussi lourde que possible) tombe de 75cm de haut et vient rebondir sur un ressort (pour éviter la dissipation de l'énergie).

Le mouvement de ton tracteur sera un peu bizarre (d'avant en arrière) mais le "coup de pied aux fesses" évoqué précédemment devrait permettre au tout d'avancer.

Ca marcherait aussi avec un morceau de mousse à la place du ressort mais une bonne partie de l'énergie risque de se dissiper dans la mousse...

[Jackyzgood]

Très intéressant ce petit concours !

Perso je ruserais en soulignant le fait que rien n'indique l'orientation de la boite dans laquelle doit rentré notre véhicule et que rien n'indique que c'est un parallélépipède rectangle ! On peut donc avoir plus d'1m dans la diagonale, il faut bien sur prévoir une base pour les roues, mais je pense qu'on peut facilement avoir une hauteur de chute de plus de 75cm sans violer les règles.

[Eurole]

Bonjour/Bonsoir
J'ai décidé avec quelques amis de participer au défi génie inventif (un concours québécois pour les jeunes), et j'ai besoin de votre aide.
Voici là tache: construire une voiturette qui ne fonctionne QUE à l'énergie potentielle gravitationnelle (donc pas de ressors, pas d'électricité, etc.) et qui dois respecter certaines contraintes: par exemple, les dimensions maximales en tout temps sont de 50*50*75cm et le poids maximum est de 2kg.
De plus, cette voiture dois pouvoir trainer un chaine de 3,5 kg, et qui mesure 6m et sur une distance de 6m.
Donc, en résumer, le but et de pouvoir trainer une chaine le plus rapidement possible (donc en prenants le moins de temps possible) sur une distance de 6m.

Pour plus de détailles, voici les règlements du concours ICI (attention, document PDF)
Et merci d'avance

Bonjour smarthikaru.
Voilà un jeu pour tous les âges !

Tu connais sans doute la fable d’Esope, reprise par la Fontaine, le « lièvre et la tortue ».
« Rien ne sert de courir, il faut partir à point ».
D’ici le 5 juin, il y a du temps pour réfléchir.
Chaque détail compte, il serait bon d’en faire une liste.
Aujourd’hui je vais en évoquer trois

1. La chaîne à tirer.
Selon le procédé choisi, l’effort nécessaire peut varier considérablement. Comment réduire cet effort au minimum ?
La chaîne est disposée à l’intérieur de l’aire de départ au gré du participant, sauf les nœuds interdits. Il faudrait étudier la meilleure disposition, en lignes parallèles à la ligne de départ, superposées en « quinconces » de façon à former une sorte de pyramide qui sera tirée par le haut.
Les dimensions de cette pyramide optima peuvent se calculer : quelle est la section de la chaîne ?
2. L’énergie potentielle de la pesanteur
La limite est 2 kg de poids et 70 cm de hauteur : le poids sera au départ le toit du tracteur.
Le but est de
- transformer cette énergie potentielle en énergie cinétique
- à moitié du parcours, utiliser l’énergie cinétique résiduelle du tracteur pour la deuxième moitié.
3. La dimension , le nombre, la surface de contact des roues motrices
Le diamètre doit être assez réduit pour démultiplier l’effort, pas trop pour ne pas ralentir la vitesse d’exécution du trajet.
Les roues pourraient être des volants d’inertie incorporés au « toit », entraînées par des crémaillères.

Il y a encore « du pain sur la planche »

[mc222]

Pourquoi ne pas imaginer un système avec des boules genre boule dé pétanque, qui tombe d'un certaine hauteur, et qu'une fois que l'énergie est transmise, sont évacuée du véhicule?

Cela permettrait d'avoir une meillieur accélération.

[Jackyzgood]

Parce que le véhicule doit être un tout et ne doit pas perdre de pièce au fur et a mesure de son déplacement

[verdifre]

bonjour,
en lisant ce reglement, rien n'interdit a priori de disposer la chaine en hauteur, donc on peut a priori profiter du poid de la chaine pour la propultion,
mettre la chaine sur un rail vertical de 6 m de haut pourrait alors etre une solution pour augmenter l'enrgie disponible pour la course.
on peut meme se dire, que sans tracteur du tout, cela aurrait encore une chance de fonctionner
fred

[mc222]

a mince...

[triall]

Bonjour
Pour les boules , et l'accélération c'est une bonne idée mais moins de 2kg en tout , plusieurs petites boules.
Il faut donc évidemment mettre la masse le + haut possible ,avec un mat (tant qu'on y est on fait le vide à l'intérieur pour que les boules tombent plus vite) et une idée me vient comme ça, espérer une pluie diluvienne , mettre un grand récipient, ainsi la pluie renouvelle l'énergie ..Sinon, une autre idée, mettre un autre véhicule à côté qui lui filerait "en douce " une petite masse , une fois qu'il n'aurait plus rien...
C'est amusant votre truc ! En espérant avoir fait avancer le schmillblick ...
Cordialement

[mc222]

avec une lance de pompier, tu l'arrose...

[Jackyzgood]

bonjour,
en lisant ce reglement, rien n'interdit a priori de disposer la chaine en hauteur, donc on peut a priori profiter du poid de la chaine pour la propultion,
mettre la chaine sur un rail vertical de 6 m de haut pourrait alors etre une solution pour augmenter l'enrgie disponible pour la course.
on peut meme se dire, que sans tracteur du tout, cela aurrait encore une chance de fonctionner
fred

Il me semble que la hauteur maximale de l'attache pour la chaine est de 5cm.

[verdifre]

oui,
il suffit de mettre la chaine dans un tube vertical avec un coude dans le bas à 5 cm de haut
reste à connaitre les caracteristiques exactes de la chaine pour peaufiner sont support lanceur
et que la chaine ne soit pas freinée par le tracteur
fred

[triall]

Bonsoir
Alors , je pense avoir la solution pour gagner le pari, les forumeurs vont m'aider , j'ai vu ça sur un site, c'est complètement atypique comme machine , je joins un schéma .
La masse descend, puis fait des aller-retours en remontant, descendant et le tout avance mieux qu 'une simple boule lachée ..
Le tracteur a l'air facile à construire de plus !
Cordialement

[triall]

Le shéma que j'ai oublié !

[invited7d7a200]

Wow, je m'attendais pas à autant de réponses, vraiment, merci beaucoup.
Bah, je viens de rentrer de l'école, donc dsl si j'ai pas eu le temps d'apporté quelques éclaircissements.
1: le poids maximum du véhicule dois être de maximum 2 kg
2: la chaîne dois être placer à une hauteur maximum de 5 cm par apors au niveau du sol (mais ne serait-il pas plus économique énergiquement parlant de la placer le plus bas possible ?)
3: voici les données sur la chaîne qu'ils ont donner dans leur FAQ
--- une chaîne de 3/16 po, qui pèse en moyenne 0.38 lb/pied (ce qui donne approximativement une masse de 3,5 kg en tout d'après mes calculs)

Bon, et maintenant, j'aimerais vous demandez quelques éclaircissements:

-f6bes

éventuellement du CX du "véhicule" (mais ce serait du pinaillage !)

je suis pas sur de comprendre... sa veut dire quois CX ?

-Jeanpaul

Faisons un petit calcul : si on a une masse de 1 kg (50% de la masse totale autorisée) qui descend de 60 cm (compatible avec la hauteur autorisée), on récupère 6 joules.
Si le poids du véhicule est 20 N avec un frottement de 10% sans compter la chaîne et qu'on se déplace de 6 mètres, ça fait 20x0,1x6 = 12 joules.
On voit comme un problème !

Justement, c'est pour ça que la masse qui tombe dois être supérieur à 1kg... de plus, on as libre choix dans les matériaux de construction à utilisé....

-f6bes

Donc je vois le scénario suivant: une masse "m" chute d'une hauteur "h". Cette masse tombe sur un sytéme qui par un jeu de levier viens "pousser" l'arriére de l'ensemble à véhiculer (le grans coup de pied au "c..") et tout cela se propluse.
On utilise bien l'énergie gravitationnelle et je ne pense pas avoir déroger au cahier des charges !

Justement, c'est à ça que j'Ai penser au début, mais je ne suis pas très bon en travaux manuels, et en plus, je sais pas trop par oû commencé...

-Tiluc40

J'ai bien une petite idée de comment récupérer le max d'énergie cependant... Il n'est pas dit que le tracteur doit être d'un seul tenant.

Tu pourrais développer un peut plus ton idée stp ?

-Faisan

Ce qui pourrait t'aider, c'est de mettre une transmission en engrenage spirale. pour plus d'infos voir par exemple ici

http://www.infodujour.com/scripts/ac...php?actID=3067

Merci beaucoup, sa donne de bonnes idées, meme si je ne suis pas sur d'avoir bien compris tout l'article... si tu pouvais m'expliquer le type de transmission du mouvement stp, sa m'aderais beaucoup

-jgiovan

Une masse portée par un axe guidé (genre bille en acier, aussi lourde que possible) tombe de 75cm de haut et vient rebondir sur un ressort (pour éviter la dissipation de l'énergie).

Le mouvement de ton tracteur sera un peu bizarre (d'avant en arrière) mais le "coup de pied aux fesses" évoqué précédemment devrait permettre au tout d'avancer.

Je ne suis pas sur d'avoir compris comment tu compte fair passer le mouvement de la boule qui tombe vers les roues... en plus, avec ce systeme, le tracteur avancera, puis reculera, puis avancera, et sa risque de consommer beaucoup d'energie de "vaincre" l'inertie à chaque fois... non ?

-Jackyzgood

Perso je ruserais en soulignant le fait que rien n'indique l'orientation de la boite dans laquelle doit rentré notre véhicule et que rien n'indique que c'est un parallélépipède rectangle ! On peut donc avoir plus d'1m dans la diagonale, il faut bien sur prévoir une base pour les roues, mais je pense qu'on peut facilement avoir une hauteur de chute de plus de 75cm sans violer les règles.

dsl, mais je ne pense pas que ce sois possible, car il est dit que le tracteur dois pouvoir entrer dans une boites de 50*50*75 en TOUT temps, donc, il ne peut pas se "déploiller" en cours de route ou un truc du genre (sinon, je voix mal comment tu pourrais fair tomber le poids à une hauter de plus de 75 cm...)

-Eurole

Selon le procédé choisi, l’effort nécessaire peut varier considérablement. Comment réduire cet effort au minimum ?
La chaîne est disposée à l’intérieur de l’aire de départ au gré du participant, sauf les nœuds interdits. Il faudrait étudier la meilleure disposition, en lignes parallèles à la ligne de départ, superposées en « quinconces » de façon à former une sorte de pyramide qui sera tirée par le haut.
Les dimensions de cette pyramide optima peuvent se calculer : quelle est la section de la chaîne ?

hum... je ne te suis plus là.. tu pourrais me faire un dessins stp ?

- à moitié du parcours, utiliser l’énergie cinétique résiduelle du tracteur pour la deuxième moitié.

et comment je peut faire ça ?

Le diamètre doit être assez réduit pour démultiplier l’effort, pas trop pour ne pas ralentir la vitesse d’exécution du trajet.
Les roues pourraient être des volants d’inertie incorporés au « toit », entraînées par des crémaillères.

des volants d’inertie incorporés au « toit » ??? sa veut dire quoi... ? je ne suis pas sur de comprendre là.. je te suis plus.... disons que mon vocabulaire en physique n'est pas de ce qu'il y a de plus évolué (certes, j'arrive à comprendre un peu... mais je n'ai "que" 16 ans apres tout ... )

- triall

spérer une pluie diluvienne , mettre un grand récipient, ainsi la pluie renouvelle l'énergie ..Sinon, une autre idée, mettre un autre véhicule à côté qui lui filerait "en douce " une petite masse , une fois qu'il n'aurait plus rien...

LOOLLL, ça serais bien, sauf que c'est une competition à l'echelle provinciale et elle est filmé...(en plus, c'est à l'interrieur d'un edifice...)

- triall

Alors , je pense avoir la solution pour gagner le pari, les forumeurs vont m'aider , j'ai vu ça sur un site, c'est complètement atypique comme machine , je joins un schéma .
La masse descend, puis fait des aller-retours en remontant, descendant et le tout avance mieux qu 'une simple boule lachée ..
Le tracteur a l'air facile à construire de plus !
Cordialement

Interesant comme idée, mais comment compte tu faire pour que le poid remonte ?


Merci beaucoup pour vos réponses, et au plaisir de vous reparler

J’ai réussi à avoir 100$ rien que pour les matériels et matériaux (gracieuseté de notre conseille étudiant !). Donc, si vous avez des idées à proposés, et qui coutent moins que 100$ à concevoir, je suis partant !

[Jackyzgood]

dsl, mais je ne pense pas que ce sois possible, car il est dit que le tracteur dois pouvoir entrer dans une boites de 50*50*75 en TOUT temps, donc, il ne peut pas se "déploiller" en cours de route ou un truc du genre (sinon, je voix mal comment tu pourrais fair tomber le poids à une hauter de plus de 75 cm...)

Oui la machine doit rentré dans une boite de dimension 50*50*75, mais rien n'indique que la machine doit faire 50 ou 75 de hauteur maximum. La diagonale de la boite est d'environ 1M si c'est un parallélépipède rectangle.



Apparemment rien n'interdit que ça soit dans une telle boite que doit rentrer notre machine. On pourrait donc imaginer une masse au sommet simplement relié aux roues par un système de poulies, on gagne en hauteur et donc en énergie.

[jgiovan]

Pourquoi ne pas imaginer un système avec des boules genre boule dé pétanque, qui tombe d'un certaine hauteur, et qu'une fois que l'énergie est transmise, sont évacuée du véhicule?

Cela permettrait d'avoir une meillieur accélération.

Bonjour,

J'y ai pensé mais ce n'est pas autorisé. Le poids total du tracteur doit demeurer constant et on ne peut donc pas évacuer une masse.

Sinon, on pourrait en effet utiliser le principe de réaction.