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trouver le couple résistant



  1. #1
    lycéen33

    trouver le couple résistant


    ------

    Bonjour,

    Je suis en 1ere S et je voudrais adapter un moteur à courant continu à une patinette .Je cherche la force qui doit s'appliquer aux roues de la patinette pour que celle-ci avance.Ainsi, je pourrai déterminer les caractéristiques du moteur que je veux adapter a cette patinette.

    Poids patinette(avec poids utilisateur): 90kg
    Diamètre roue: 12cm
    Vitesse patinette: 12km/h

    Si quelqu'un sait comment faire pour calculer la force avec ces données, je lui prie de laisser un message,merci d'avance.

    -----

  2. #2
    lycéen33

    Re : trouver le couple résistant

    Bonjour,

    je pensais, expérimentalement, si je monte sur une patinette (on va dire que le poids total est 90kg...),quelqu'un me pousse mais entre la patinette et le pousseur on a préalablement placé une balance.On regarde ce qu'elle indique et on doit ainsi pouvoir trouver la force que je cherche, non ?

    J'aimerais quand même pouvoir trouver par le calcul alors si quelqu'un a une solution, qu'il n'hésite pas à répondre rapidement, encore merci.

  3. #3
    wopl_a

    Re : trouver le couple résistant

    le pb est que la force a exercée dépend surtout des frottements, cki fait que pour arriver a une vitesse constante comme 12km/heure, ta besoin d'une mesure précise de la force causée par ces frottements. Et pour les calculer précisément c est la galère.. le mieu ce serait de faire un systeme qui mesure sa vitesse et qui se donne des accelerations en fonction de ça
    sinon pour calculer la force d'ont t'as besoin en supposant que ya pas de frotemment tu fais 1/2mv²
    ca te donne pour m=90 et v=12km.heure=3,33m.s
    0,5 * 90 * 3,33² = ~500 N

  4. #4
    wopl_a

    Re : trouver le couple résistant

    0,5 * 90 * 3,33² = ~500 !Joules!

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    lycéen33

    Re : trouver le couple résistant

    là tu fais le calcul de l'énergie cinétique; cela ne me donne pas la valeur de ma force.

  7. #6
    lycéen33

    Re : trouver le couple résistant

    bonjour,

    pour compléter mon 2ème message, je vais avoir une force mais pas celle qui s'exerce à l'extrémité des roues.De plus, la force change en même temps que la vitesse alors il faudrait que je mesure le force en allant à 12km/h,puis trouver une relation qui me permette de trouver la force qui doit s'appliquer aux roues.

    Si quelqu'un a cette relation je l'attend avec impatience,merci.

  8. #7
    lycéen33

    Re : trouver le couple résistant

    ah oui, on m'a aussi dit qu'il me manquer l'accélération comme donnéemais je ne sais pas trop comment la trouver,ni comment et dans quelle unité elle s'exprime.

  9. #8
    nicoG

    Re : trouver le couple résistant

    Souhaitons que ton problème de mécanique fort intéressant sera trouver une âme charitable et intelligente pour taider!

    bien que je ne puisse pas répondre à ta question précisement je tiens à te préciser quelque point:
    • Tout d abord j aimerai que tu précises si tu souhaites que ta patinette puisse ou non remonter une pente de 60% par exemple. Si c est le cas, en tenant compte du fait que la vitesse de ta patinette est constante et en appliquant la relation fondamentale de la dynamique, on peut en déduire la force de traction nécessaire au niveau du contact pneu/surface.
    • Enfin pourrais tu faire un schéma du montage mécanique que tu comptes utiliser pour appliquer le couple de ton moteur? il me semble qu ' un dispositif appliquant le couple moteur en périphérie nécessiterai, au démarrage de ta patinette un couple moins important pour contre-balancé celui qui se présentera naturellement avec le poids et la contre réaction latéral de la réaction du sol à l interface pneu/surface.

    Bon si tu souhaites que je te donne la réponse en ne tenant compte que du point numéro 1 voici la réponse:
    RFD sur la trotinette et selon l axe des X (parrallèle à la pente et orienté du sommet vers la base de celle ci):
    on a composante du poids selon X moins force motrice de la trotinette = 0 soit:
    90*9.81*sin ( arctang(60/100)-force motrice=0
    d ou:
    force motrice approximativement égale à:
    441.45 N

  10. #9
    lycéen33

    Re : trouver le couple résistant

    Bonjour,(merci de m'aider)

    - La patinette doit pouvoir monter un pente de 30%.

    - Je ne sais pas comment insérer des schémas dans ma réponse.
    Mais le diamètre des roues est 12cm,sur la roue arrière il doit y avoir un pignon.On utilise une courroie entre le pignon et le moteur.

    F1 est la force appliquée à l'extrémité de la roue
    F2 est la force appliquée à l'extrémité du pignon
    F3 est la force appliquée à l'extrémité du moteur

    R1 est le rayon de la roue
    R2 est le rayon du pignon
    R3 est le rayon du moteur

    C1=F1.R1
    C2=F2.R2
    C3=F3.R3

    Remarque:égalités: C1=C2 et F3=F2

    - En fait le montage est le même que sur un vélo avec le moteur à la place du plateau et avec un seul pignon.

    - Je n'ai pas compris avec quelle méthode on peut trouver Fmotrice=441.75 N et aussi qu'est-ce que Rfd et arctang ?

    PS:Je vais essayer de trouver comment mettre un schéma avec ma réponse.

  11. #10
    nicoG

    Re : trouver le couple résistant

    rfd: relation fondamentale de la dynamique , à savoir: dans un référentiel galiléen ou pseudo galiléen, le produit d accélération par la masse d un solide est égale à la somme des forces qui sappliquent dessus: f=ma
    Pour un mobile évoluant à vitesse constante, a=O et on a donc :f=0
    Avec une pente de 30%, on calcul la tangente dans ton triangle rectangle: soit 30/100=0.3 puis avec la fonction arc tangente de ta calculatrice, on obtient à quel angle, en radian ou en degré correspond cette valeur.(on le note A)
    Comme le projeté sur X du poids sur la bicyclette correspond à mg multiplié par le cosinus de l angle complémentaire à celui que nous avons calculé précédemment on a donc:
    fmotrice-mg*cos B=0
    <=> fmotrice=mg*sinA=mg*sin ( arctang(30/100))
    AN: fmotrice=90*9.81*0.29=252.47N

  12. #11
    lycéen33

    Re : trouver le couple résistant

    Bonjour,

    je vous remercie pour vos explications qui éclairent le sujet.
    Dans le système idéal que vous décrivez , il n'y a pas de forces de frottement. Dans la réalité, je devrais donc ajouter ces forces de frottement à la composante du poids qui s'oppose au mouvement. Je pense pouvoir me contenter du disposif imaginé dans mon second mail pour mesurer approximativement ces forces de frottement, à savoir l'interposition d'une balance ou d'un dynamomètre.
    Cependant, il me semble que l'application de la RFD nous a permis de calculer la force maintenant la patinette dans un état : trajectoire rectiligne et vitesse constante. Mais à quelle vitesse ? Comment conférer à ma patinette la vitesse de 12 km/h ? Il me semble qu'il faut reformuler le problème posé : plus que la force maintenant la patinette dans son état, il faut calculer ce qui est nécessaire pour amener la patinette d'un état 0 km/h à un état 12 km/h, donc l'accélération que va subir ma patinette. Ce calcul est-il celui de l'énergie cinétique ( E=(1/2).m.v² ) et puis je formuler l'égalité suivante : (1/2).m.v² = F.d (énergie cinétique = énergie mécanique) ?

  13. #12
    Ouk A Passi

    Re : trouver le couple résistant

    Bonjour,

    NicoG t'a fourni tous les éléments!

    Supposons que tu souhaites atteindre la vitesse de 12 km/h (3,3 m.s-1)
    après voir parcouru une distance x = 9 mètres après avoir démarré.

    Il s'agit d'un mouvement uniformément accéléré (m.u.a)

    Relation vitesse-accelération-distance (ici la vitesse initiale = 0)

    v²(finale) - v²(initiale) = 2 . . x

    = = 10.89/18 = 0,6 m.s-2 environ


    RFD (2ième loi de Newton):

    = 90 . 0,6 = 54 N (nous négligeons les forces de frottement)

    Travail de la force F

    W(F) = F . x = 54 . 9 = 486 J que nous arrondissons à 500 Joules

    Temps mis pour parcourir x=9 m et atteindre 3,3 m.s-1
    t = = 5,5 s

    Puissance moyenne


    P(F) = = 91 Watts

    Puissance à l'instant t(final) de la phase d'accélération:

    P(F) = W(F) * v(instantanée) = 54 * 3.3 , soit environ 180 Watts

    Ensuite, il n'y a plus d'accelération:
    le véhicule a atteind sa vitesse de croisière,
    Mais il subsiste les frottements...que nous avions négligé jusu'à présent...

  14. #13
    Celestion

    Re : trouver le couple résistant

    RFD (2ième loi de Newton):

    = 90 . 0,6 = 54 N (nous négligeons les forces de frottement)
    Le couple a l'extrémité de la roue est le même qu'au centre alors ?

  15. #14
    Ouk A Passi

    Re : trouver le couple résistant

    Bonjour,

    Ce n'est pas ce que j'ai voulu dire.

    La force de 54 N est celle qui doit "tirer" la trotinette pour lui communiquer l'accélération requise.

    Cette force doit être vue HORIZONTALE, dans le sens du déplacement de l'engin.

    Le couple à la roue, c'est autre chose!
    (et c'est la suite du problème)

    Je crois avoir vu une excellente définition de ce mot sur le forum, à moins qu'il ne s'agisse de moment.

    Patience, je cherche...

  16. #15
    Ouk A Passi

    Re : trouver le couple résistant

    Bjr.

    Mécano41 a parfaitement précisé :

    http://forums.futura-sciences.com/thread132683.html

    Nous sommes presque prêts à calculer le moment du couple à appliquer à la roue de la patinette!
    (diamètre 0,12 m)

  17. #16
    lycéen33

    Re : trouver le couple résistant

    Bonjour,

    je voulais juste remercier tous ceux qui m'ont répondu, les messages m'ont beaucoup aidé et j'ai finalement pu rendre mon dossier. Merci encore.

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