Première SI : Séquence 3

Le jumping sumo est un robot virevoltant : Réactif, vif et très simple à utiliser, la moindre pièce de la maison devient un véritable parcours du combattant. Il se pilote depuis l’application Free Flight Jumping disponible pour iOS et Android.

Dans la première partie du TP (voir la correction) consacrée aux expérimentations sur le système, vous allez mesurer les paramètres cinématiques du saut et en déduire les énergies cinétiques et potentielles mises en œuvre pendant la phase de saut.

Cela permettra dans la seconde partie (voir la correction ) de ce TP de paramétrer et de consolider le modèle Matlab / Simulink du système qui permettra d’obtenir la trajectoire du saut. En particulier, nous aurons également besoin d’étudier le système de propulsion.

Le constructeur annonce un saut d’une hauteur de 60cm pour une longueur de 80cm. A partir des résultats de notre étude, nous conclurons en quantifiant les écarts relatifs aux expériences menées et aux simulations.

Le ventilateur DYSON Air Multiplier fonctionne très différemment des ventilateurs conventionnels. Il utilise la technologie Air Multiplier pour aspirer l’air et l’amplifier 15 fois. Il a fallu 4 ans et toutes les compétences de l’équipe de 650 ingénieurs et scientifiques Dyson pour le développer et 11 brevets ont été déposés.

Dans la première partie du TP (voir la correction ) consacrée aux expérimentations sur le système, vous allez mesurer la puissance aéraulique fournie par un ventilateur standard et le Dyson. Cela permettra de comparer l’efficacité des deux types de ventilateurs.

Dans la seconde partie (voir la correction), vous utiliserez un modèle 3D du ventilateur Dyson sous Solidworks et vous construirez le modèle de simulation sous Flow Simulation. Les résultats des expériences permettront de paramétrer le modèle et de le consolider.

Le constructeur du Dyson indique une amplification de l’air entrant de 15 fois. A partir des résultats expérimentaux et de simulation obtenus, nous pourrons quantifier les écarts entre nos différents résultats.

Le système étudié est une lampe à manivelle de poche de la marque Décathlon.

On se propose dans la première partie consacrée aux expérimentations (voir la correction) sur le système, de mesurer l’énergie produite par la mise en rotation de la manivelle, d’en déduire l’autonomie de la lampe, et de comparer les résultats obtenus avec les données du constructeur.

Dans la seconde partie consacrée à la modélisation du système (voir la correction), nous établirons le modèle Matlab / Simulink complet de la lampe. Les résultats expérimentaux permettront de paramétrer le modèle et de le consolider.

Le constructeur indique une autonomie de 1 à 3 minutes si la manivelle tourne pendant 1 minute. Nous pourrons en conclusion des études menées quantifier les écarts obtenus entres nos résultats expérimentaux, de simulation et les données du constructeur.

TP4 : Chauffe biberon

Le système étudié est un chauffe-biberon BIB EXPRESSO. Il permet à une personne de chauffer l’eau d’un biberon à une température adaptée au bébé, de chauffer à la manière d’un bain-marie le contenu d’un petit pot en tenant compte de la quantité et de la température initiale (ambiante ou sortie du réfrigérateur).

Dans la première partie consacrée aux expérimentations sur le système (voir la correction), vous allez établir les caractéristiques physiques de la chauffe, en particulier mesurer le temps de chauffe en fonction de la quantité d’eau dans le réservoir.

La seconde partie (voir la correction) est consacrée à la création du modèle Matlab / Simulink permettant de modéliser la chauffe afin d’obtenir le temps nécessaire en fonction de la quantité d’eau dans le réservoir. Un second modèle sous Solidworks en 3D permettra d’obtenir une version améliorée de la modélisation.

Le constructeur indique une eau chaude en 30 secondes. Pour conclure, nous pourrons quantifier les écarts obtenus entres nos résultats expérimentaux, des simulations et les données du constructeur.

TP5 : Mini-stepper

Au travers d’un exercice physique se rapprochant d’une montée de marches, le mini-stepper permet de provoquer une dépense énergétique chez la personne qui l’utilise.

La première partie du TP est consacrée à la mesure précise de l’énergie dépensée lors de l’utilisation du mini-stepper. Nous obtiendrons ainsi la caractéristique de l’énergie dépensée en fonction de la vitesse à laquelle une marche est franchie sur le stepper.

La seconde partie du TP est consacrée à la modélisation du système et permettra d’obtenir un modèle de simulation Matlab / Simulink fournissant l’énergie dépensée en fonction du nombre de répétitions effectuées et de la vitesse à laquelle sont réalisées ces répétitions.

Le constructeur indique que 1 calorie est brûlée à chaque fois que 7 marches sont franchies. Nous pourrons en conclusion des études menées quantifier les écarts obtenus entres nos résultats expérimentaux, de simulation et les données du constructeur.

Le chargeur éolien WIND CHARGER utilise la puissance du vent pour recharger des accumulateurs de type AA, qui à leur tour chargeront vos appareils portatifs qui nécessitent un courant d’entrée de 5V, tels que vos téléphones, lecteurs MP3 et GPS.

Dans la première partie consacrée aux expérimentations sur le système (voir la correction), vous allez déterminer la puissance électrique fournie par le chargeur en fonction de la vitesse du vent.

Dans la seconde partie consacrée à la modélisation du système (voir la correction), vous établirez le modèle Matlab / Simulink permettant d’estimer la puissance électrique fournie en fonction de la vitesse du vent. Les résultats expérimentaux obtenus lors de la première partie permettront de paramétrer et de consolider le modèle.

Le constructeur préconise une vitesse minimale de 15km/h afin de produire assez d’énergie pour la recharge. Nous pourrons en conclusion des études menées quantifier les écarts obtenus entres nos résultats expérimentaux, de simulation et les données du constructeur.

Le poste de radio Free Play est un appareil dont la principale caractéristique est son autonomie du point de vue énergétique. En effet, il possède des accumulateurs qui peuvent être rechargés de trois façons différentes, en particulier par des panneaux solaires.

Dans la première partie consacrée aux expérimentations (voir la correction) sur le système, nous mesurerons la caractéristique de la puissance électrique fournie par le panneau solaire en fonction de l’éclairement.

Dans la seconde partie (voir la correction), nous établirons le modèle Matlab / Simulink de la recharge par panneau solaire en s’aidant des résultats expérimentaux pour paramétrer et consolider le modèle.

Le constructeur indique une autonomie de 1h pour 1h d’exposition au soleil. Nous pourrons en conclusion des études menées quantifier les écarts obtenus entres nos résultats expérimentaux, de simulation et les données du constructeur.