PPE SI (TS) - Calcul d'une masse avec deux forces qui s'opposent

[NymeAno]

Bonjour,

Je suis un élève en terminale S-SI, et dans le cadre des PPE, je dois trouver une masse. Je m'explique : nous devons réaliser un système semblable à "Gravity Light". Pour illustrer mes propos, voici un exemple, déjà réalisé par quelqu'un d'autre : > cliquer ici <.
Pour faire court, une charge tombe pendant 10 minutes de 1,5m de hauteur et entraîne un système d'engrenages (permettant de démultiplier la vitesse), pour enfin entraîner une génératrice qui allumera trois LED. Je m'occupe de la partie avec le poids qui tombe.
J'aimerais pouvoir déterminer la masse de la charge qui tombe. Pour cela, je pense que je dois travailler avec le "travail" (W) et les énergies (potentielle de pesanteur et cinétique). Or, je ne vois pas comment m'y prendre concrètement. La charge est soumise à son poids - à déterminer, donc, puisqu'il dépend de la masse - et à une force qui la retient (dûe au couple résistant de la génératrice). Comme toutes les formules que j'essaie d'appliquer dépendent de la masse, je suis un peu perdu...

Merci d'avance.
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[Dynamix]

Salut

Comme toutes les formules que j'essaie d'appliquer dépendent de la masse, je suis un peu perdu...

L' énergie récupérée , c' est l' énergie potentielle de pesanteur : m.g.h
Quel problème cela te pose ?
Tu sais quelle quantité d' énergie il te faut pour éclairer 10 min ?

[NymeAno]

Salut,

Merci de ta réponse !
Alors, en appliquant la formule E = P * t, j'obtiens une énergie de 60 J (la puissance étant de 0,1 W et le temps de 600s).
Cela veut dire que 60 = m * g * z ?
Si j'applique cela, j'obtiens une masse de 4,08 kg environ.
Or, le système est actuellement réalisé, et cela ne tourne pas avec 12 kg.
Je pense que cela vient du rendement, mais aussi du fait que la force à appliquer sur un pignon d'un rayon de 7 cm est grande.
Plus le rayon est grand, plus la force à appliquer est petite, c'est bien cela ?
Dans ce cas, comment puis-je en tenir compte dans mes calculs ?

[Dynamix]

Je pense que cela vient du rendement

Les multiplicateurs à engrenage ont tendance à se bloquer facilement du fait des frottements .
Soigner la réalisation .

mais aussi du fait que la force à appliquer sur un pignon d'un rayon de 7 cm est grande.
Plus le rayon est grand, plus la force à appliquer est petite, c'est bien cela ?

Il faut traduire en terme de moment .

[A voir en vidéo sur Futura]

[NymeAno]

Les multiplicateurs à engrenage ont tendance à se bloquer facilement du fait des frottements .
Soigner la réalisation .

D'accord, merci du conseil !

Il faut traduire en terme de moment .

C'est bien ce que je pensais faire, mais je ne vois pas comment procéder...
La force à appliquer doit donc être de 4,08 * 9,81 = 40 N environ.
Si je multiplie la force au rayon, ce n'est pas logique car plus le rayon va être petit, plus le moment va l'être aussi.

[Dynamix]

plus le rayon va être petit, plus le moment va l'être aussi.

et plus la vitesse de rotation sera grande .
C' est le but du jeu . Le poids se déplace lentement , mais tu as besoin d' une vitesse de rotation élevée pour le générateur .

[NymeAno]

Sauf que ce n'est pas du tout logique, on applique une force plus petite sur un pignon plus grand...
C'est ça que je ne comprends pas.

[albanxiii]

Les questions de physique sont à poser en physique : https://forums.futura-sciences.com/t...-tpe-tipe.html

[NymeAno]

D'accord, désolé !

[XK150]

Les multiplicateurs à engrenage ont tendance à se bloquer facilement du fait des frottements .
Soigner la réalisation .

Exactement : les multiplicateurs à engrenages se bloquent et ne tournent pas sous l'inertie propre de la chaîne de pignons surmultiplicateurs .
Si vous insistez , vous détruisez le pignon d'entrée . Vous aurez au moins appris cela .
C'est pourquoi aucune " gravity light " pratique , ne fonctionne aujourd'hui .
( la mienne fonctionne presque avec une roue de 2 m de diamètre … j'ai un peu abandonné pour l'instant , pas très pratique …) .

[NymeAno]

C'est pourquoi aucune " gravity light " pratique , ne fonctionne aujourd'hui .
( la mienne fonctionne presque avec une roue de 2 m de diamètre … j'ai un peu abandonné pour l'instant , pas très pratique …) .

D'accord, merci beaucoup ! Néanmoins, en faisant tourner à la main notre système, il fonctionne parfaitement et il allume les LED.

[yvon l]

D'accord, merci beaucoup ! Néanmoins, en faisant tourner à la main notre système, il fonctionne parfaitement et il allume les LED.

Bonsoir,
as-tu essayé avec un petit moteur pas à pas (facile à trouver). Il fonctionne en alternateur même à une vitesse faible (de l'ordre de 1 tour par seconde . Tu auras donc un bon rendement

[NymeAno]

Bonsoir,

as-tu essayé avec un petit moteur pas à pas (facile à trouver).

Non, et nous n'avons désormais plus le temps de changer de moteur. Mais, je pense que ce qui pose problème n'est pas le rendement du moteur en lui-même, mais plutôt du train d'engrenages avant celui-ci.

[yvon l]

Pour faire simple:
comme c'est du courant alternatif tu places 2 leds en parallèle et en opposition. Elles s'auto-protègent et s'allument alternativement à chaque alternance.
Par exemple à 50 hz avec un moteur pas à pas ordinaire (200 pas / tours). Tu utilises par exemple une des 2 bobines (ou les 2 en série)

[yvon l]

Bonsoir,

Non, et nous n'avons désormais plus le temps de changer de moteur. Mais, je pense que ce qui pose problème n'est pas le rendement du moteur en lui-même, mais plutôt du train d'engrenages avant celui-ci.

.Dommage.
Pas besoin de train d'engrenage avec un tel moteur. Pour ma part, j'avais réalisé un système où les leds étaient remplacées par un second moteur pas à pas. Quand la charge entraînant le 1er moteur descendait, le second tournait en remontant une autre charge (plus petite à cause du rendement)

[NymeAno]

D'accord, je comprends, merci quand même.