Calculer la masser d'un volant d'inertie

Bonjour, j'ai un projet en Terminale STI2D qui consiste à créer un rameur qui produit de l'électricité simplement en ramant.

J'ai dut mal à savoir comment procéder pour calculer la masse qu'il me faut. Je ne sais pas qu'elle information il me faut pour savoir la masse.

Merci d'avance si quelqu'un arrive à m'aider.

Problème trop compliqué pour pouvoir être traité de façon générale. Il faut se résoudre à de très grandes simplifications et une fois celles-ci bien définies on peut espérer un résultat qui sera loin, très loin de la réalité mais qui pourrait satisfaire tes examinateurs s'ils acceptent les simplifications que tu vas leur proposer. Autrement dit, tes simplifications ne doivent pas servir à gommer un savoir que tu es censé connaître mais à passer outre des connaissances que la science n'a pas faute de résultats de mesures objectives.

Donc en finale, oublier la notion de travail musculaire - un muscle de sportif n'est pas identique à un muscle de quidam ordinaire - et tout ramener au calcul de la force à transmettre à un système (barque, rameur, résistance des fluides, masses en mouvement, moment d'inertie et j'en passe) pour le déplacer en un temps donné d'un point à un autre.

Si tu es en Terminale, il est permis de croire que tu connais la définition de la puissance instantanée et donc celle de la puissance moyenne, qui est son intégrale.

Comme instrument de mesure, puisque tu semble t'orienter vers les W plutôt que vers les J tu peux simuler un alternateur muni d'une hélice (encore un truc à simplifier) et tracté par le système et après avoir défini son rendement en déduire la puissance fournie par ce pauvre rameur, en mesurant la chaleur délivrée par une résistance alimentée par l'alternateur.

A toi de jouer, mais rassures-toi tu ne devrais pas trop ramer.

salut,

c'est de ça que tu parles ?

il y a 14 minutes, azad2B a dit :

Problème trop compliqué pour pouvoir être traité de façon générale. Il faut se résoudre à de très grandes simplifications et une fois celles-ci bien définies on peut espérer un résultat qui sera loin, très loin de la réalité mais qui pourrait satisfaire tes examinateurs s'ils acceptent les simplifications que tu vas leur proposer. Autrement dit, tes simplifications ne doivent pas servir à gommer un savoir que tu es censé connaître mais à passer outre des connaissances que la science n'a pas faute de résultats de mesures objectives.

Donc en finale, oublier la notion de travail musculaire - un muscle de sportif n'est pas identique à un muscle de quidam ordinaire - et tout ramener au calcul de la force à transmettre à un système (barque, rameur, résistance des fluides, masses en mouvement, moment d'inertie et j'en passe) pour le déplacer en un temps donné d'un point à un autre.

Si tu es en Terminale, il est permis de croire que tu connais la définition de la puissance instantanée et donc celle de la puissance moyenne, qui est son intégrale.

Comme instrument de mesure, puisque tu semble t'orienter vers les W plutôt que vers les J tu peux simuler un alternateur muni d'une hélice (encore un truc à simplifier) et tracté par le système et après avoir défini son rendement en déduire la puissance fournie par ce pauvre rameur, en mesurant la chaleur délivrée par une résistance alimentée par l'alternateur.

A toi de jouer, mais rassures-toi tu ne devrais pas trop ramer.

 

tout dépend si c'est un TP, un projet, ou juste un problème à résoudre.

Moi j'aurais plutôt penché pour "problème à résoudre", parce que le rameur semble bien s'y prêter.

En effet on connaît la longueur L de corde tirée, la vitesse finale vf du rameur, et peut être même la force F.

Si la géométrie du volant est connue alors la masse m peut être déterminée facilement.

Il y a 3 heures, Enzos a dit :

Bonjour, j'ai un projet en Terminale STI2D qui consiste à créer un rameur qui produit de l'électricité simplement en ramant.

J'ai dut mal à savoir comment procéder pour calculer la masse qu'il me faut. Je ne sais pas qu'elle information il me faut pour savoir la masse.

Merci d'avance si quelqu'un arrive à m'aider.

Ton installation revient à transformer de l'énergie musculaire en énergie électrique. En régime continu (travail en endurance), la puissance musculaire moyenne est de l'ordre de 100 Watts environ Si on rame pendant 1 h cela fait 100 Wh d'énergie ( c'est peu par rapport à la consommation moyenne d'un ménage (entre et 4 et 10 kW par jour sans chauffage électrique).

L'usage d'un volant d'inertie ne fait que déplacer le problème puisque le seuil incontournable est l'énergie musculaire que l'on peut apporter au générateur.

L'énergie cinétique de translation est donnée par la relation E = 1/2 Mv²

L'énergie cinétique de rotation est donnée par la relation E = 1/2 J w² ( w = oméga = vitesse angulaire. et J est le moment d'inertie de la masse en rotation. Pour un cylindre J = 1/2 Mr²

Donc l'énergie cinétique accumulée par un cylindre est donnée par E = 1/4 M r² w² (w oméga en radians par seconde).

E est exprimé en Joules et 3600 Joules = 1 Wh

J'ai l'impression que la question porte sur la masse d'un volant d'inertie qui permet la continuité de la production d'électricité pendant que le rameur ne produit plus l'effort. En simple, le volant d'inertie tourne en permanence à une vitesse d'autant mieux régulée que sa force d'inertie est grande. On comprend bien aussi que la masse de ce volant doit être adaptée à la force du rameur. Je crois que c'est la question ...

Il y a 14 heures, Enzos a dit :

un projet en Terminale

oups, c'est un projet

Il y a 3 heures, obelix39 a dit :

J'ai l'impression que la question porte sur la masse d'un volant d'inertie qui permet la continuité de la production d'électricité pendant que le rameur ne produit plus l'effort. En simple, le volant d'inertie tourne en permanence à une vitesse d'autant mieux régulée que sa force d'inertie est grande. On comprend bien aussi que la masse de ce volant doit être adaptée à la force du rameur. Je crois que c'est la question ...

difficile de répondre sans plus d'infos

Le 27/01/2018 à 00:58, obelix39 a dit :

J'ai l'impression que la question porte sur la masse d'un volant d'inertie qui permet la continuité de la production d'électricité pendant que le rameur ne produit plus l'effort. En simple, le volant d'inertie tourne en permanence à une vitesse d'autant mieux régulée que sa force d'inertie est grande. On comprend bien aussi que la masse de ce volant doit être adaptée à la force du rameur. Je crois que c'est la question ...

J'ai répondu à la question en lui donnant la formule E = 1/4 M r² w².

Il veut M. alors il lui suffit de choisir r le rayon mouen du cylindre et la vitesse angulaire w.

Pour cette dernière il suffit de choisir la vitesse d'e rotation d'un alternateur qui donnerait du 50 Hz afin d'avoir le m^me type de courant que celui du réseau.

Il va sans dire que c'est un problème strictement théorique car la difficulté première est la faible puissance musculaire humaine en régime continu.

J'ai échangé en message privé avec l'auteur de la question.

Il est très satisfait de ma réponse et m'a chaleureusement remercié !

Ok !