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La mécanique du vol : la poussée

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Qu’est-ce que la poussée, à quoi sert t-elle ?

La poussée est la force exercée par l’accélération de gaz (souvent de l’air) grâce à un moteur dans le sens inverse de l’avancement.

Dans le cas d’un avion, la poussée lui permet d’avancer.

Les 4 forces ( source PeurAvion.com)

Au décollage elle permet l’accélération de l’avion. Le pilote ne met les volets en position décollage qu’une fois la vitesse de décollage atteinte cela crée alors une portance supérieure au poids qui permet à l’avion de décollé. Il ne le fait pas avant pour diminuer la traînée et permettre une prise de vitesse rapide. Il décolle le plus souvent possible face au vent pour augmenter le vent relatif. Il réduit ainsi la vitesse et la distance de décollage.
En vol de croisière la poussée compense la force de traînée liée aux frottements aérodynamiques sur l’aile et le reste de l’avion, en augmentant la poussée il peut accélérer et augmenter sa portance et donc son altitude.

Dans le cas d’un hélicoptère la poussée lui permet de décoller et d’avancer.
Le rotor crée un flux d’air vertical qui assure à la fois la portance et la propulsion.

Les 4 forces vue d’un hélico ( source helikopter83.free.fr)

Poussée d’un hélicoptère ( source lapband.free.fr)

Poussée = Fm =  Δm/Δt.(Vs – Ve)

Fm la Force motrice, Δm/Δt le débit massique du flux d’air traversant le rotor (en kg/s), Ve la vitesse de l’air au dessus du rotor, et Vs sous le rotor.

La poussée est perpendiculaire au rotor.
Cette poussée peut aussi se modéliser comme étant la portance d’ailes tournantes.
Cette poussée assure la sustentation (portance d’une aile pour un avion) mais elle peut  permettre aussi la propulsion (hélice ou réacteur d’un avion) et le pilotage.

Les freins d’un TGV

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Freins rhéostatiques 

     Le frein rhéostatique est un système de freinage électrique permettant de changer le mode de fonctionnement des moteurs de tractions en leur faisant jouer le rôle de générateur, dans le but de récupérer l’énergie.

Freins à courants de Foucault

     Le frein à courant de Foucault est un électroaimant, il fonctionne grâce à des courants électriques créant un champ magnétique. Il joue un rôle de ralentisseur.

Freins à courants de Foucault


Le frein à sabot

Frein à sabot

    Il est constitué d’une pièce mobile, le sabot, qui vient s’appliquer sur la roue ou un dispositif qui en est solidaire. Il est encore employé dans les transports ferroviaires.

Le frein magnétique

   Le frein magnétique est utilisé pour accroître l’effort de freinage. Il est utilisé en complément du freinage pneumatique et, dans certains cas, en complément du freinage dit « électrique »

    Ce système n’est utilisé que pour les freinages d’urgence car il est nécessaire d’arrêter le train sur une distance la plus courte possible.

Frein magnétique

Une voiture consommant 2L au 100 km, possible ?

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D’après une étude, il serai possible de réaliser  une voiture avec une consommation de 2L aux 100 km seulement et avec un coût moins élevé.

L’objectif :

 

Une voiture actuelle pèse plus d’1 tonne et consomme en moyenne 5 à 8L aux 100 km,

Le but étant de réduire la consommation du véhicule.

De quel façon ?

il a été suggéré d’alléger la voiture puis d’améliorer son aérodynamisme.

Comment y parvenir ?

Dans un premier temps, Il faudrait alléger le véhicule, en retirant la climatisation, les vitres électriques etc…, et de remplacer les énormes sièges que nous possédons par des sièges ultra-léger en “résille” dont le coté aéré remplacerai un peu la climatisation.

Avec toute cette masse retiré il est possible d’installer des roues plus légères ce qui nécessiterai moins de puissance et donc d’utiliser un moteur moins puissant donc plus léger, et en allégeant également la carrosserie il serai possible d’obtenir un véhicule pesant approximativement 600 kg possédant un moteur de 60cv et il est même possible d’en installer un de 45cv.

Dans un second temps, il serai possible grâce à l’amélioration de l’aérodynamisme de réduire de nouveau le moteur avec un moteur de 30cv, l’aérodynamisme serai modifier en changeant la forme de la voiture, une voiture avec une forme de goutte d’eau.

 Est-ce vraiment rentable ?

 

comparaison voiture actuelle à une voiture du futur ( source HKW-aero.fr)

La voiture du futur aura certes moins de confort mais consommera moins pour rouler à une même vitesse et parcourir un même trajet, elle sera moins chère à l’achat et plus respectueuse de l’environnement.

Pour plus d’info : 

www.inter.action.free.fr

www.COCYANE.fr

www.HKW-aero.fr

Compétitivité de la Mia (point de vue consommation)

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Comparaison de la Mia avec d’autres voitures

Le coût d’utilisation de la Mia est très faible de l’ordre de 1 € aux 100 km. La légèreté et l’optimisation de l’aérodynamisme de la Mia lui permet en effet de consommer moins d’électricité. Elle se  recharge plus vite que les autres voitures électrique qui est d’environ 8h et de 3h pour la Mia. La recharger en électricité, permet de ne plus perdre du temps à se rendre dans les stations-services et de la recharger tranquillement .chez soi cependant il est tout de même possible de la recharger dans certaines station services. 

Station service électrique d'Honda ( Enerzine.com)

Cette voiture s’adapte très bien en ville par rapport à sa taille mais elle n’est pas forcément pratique en campagne dû à sa faible autonomie d’environ 80 km suivant les batteries choisis pour la voiture, elle répond très bien aux besoins des urbains qui n’ont pas forcément besoin d’une grosse voiture et de beaucoup de place, elle répond aussi bien aux besoins des ruraux proches de la ville, cependant pour les ruraux plus éloignés cela est plus compliqué mais reste possible, elle ne peut donc pas rivaliser contre une voiture thermique pour les longs trajets, mais reste très compétitive pour les urbains.

Mia électrique (Automobile.Chalenges.fr)



La pollution en france

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Qu’est ce que la pollution?

On entend par pollution de l’atmosphère , l’émission dans l’atmosphère de gaz ,des fumées ou de particules solides ou liquides , corrosifs, toxiques ou odorantes de nature à incommoder la population, à compromettre la santé ou la sécurité publique ou à nuire aux végétations , la production agricole et aux produits agroalimentaires.
 Les émission dans l’atmosphère en grande quantité des ces polluant, engendre une pollution, s’il n’y a pas de vent et que les températures sont élevé.

les éméteurs de pollutions ( source blog environnemnt.fr)

Les différents polluants

Les Particules :  Les plus grosses sont retenues par les voies aériennes supérieures, et les plus fines peuvent pénétrer profondément dans les poumons et transporter des composés toxiques, elles augmentent les risques d’infections respiratoires chez l’enfant et renforcent des sensibilités allergiques ou des pathologies préexistantes. Une grande partie de cette pollution vient des moteurs diesels.A long terme cela entraine la morbidité respiratoire et cardiovasculaire, un cancer, la mort.

Le Sulfates : Ce gaz irritant peut entraîner des crises chez les asthmatiques, augmenter les symptômes respiratoires chez l’adulte et l’enfant provoquant des gènes respiratoires, et à long termes la mort.

Nitrates : Le dioxyde d’azote est un gaz irritant capable pénétrer profondément dans les poumons, Il altère l’activité respiratoire et augmente les crises chez les asthmatiques. Chez les plus jeunes, il favorise des infections microbiennes des bronches.

Ozone : L’ozone est un gaz agressif, fortement irritant pour les muqueuses oculaires et respiratoires, Il pénètre aisément jusqu’aux voies respiratoires les plus fines, Il peut ainsi entraîner des irritations du nez, des yeux et de la gorge, des altérations de la fonction pulmonaire, des essoufflements et une toux, Il exacerbe les crises d’asthme. A long terme il peut aussi entraîner la mort.

Composés organiques volatiles (COV) : Ils ont peu d’effets directs aux concentrations ambiantes exceptés les HAP.

Hydrocarbures aromatique polycyclique (HAP) : Provoques des cancers

CO :  A fortes doses, le monoxyde de carbone est un toxique cardio-respiratoire souvent mortel. A faibles doses, il diminue la capacité d’oxygénation du cerveau, du coeur et des muscles. Sa nocivité est particulièrement importante chez les insuffisants coronariens et les foetus.

L’éco-concession Toyota de La Rochelle

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Le but de cette éco-concession est de contrôler l’impact environnementale de la conception des voitures jusqu’à leur vente.

L’éco-concession utilise des énergies renouvelables, ils produisent  de l’énergie via  des panneaux solaires et photovoltaïques, ils ont aussi réutilisés des matériaux provenant de bâtiments existants pour la construction de la concession, pour chauffer leur peinture ils utilisent une sorte de chaudière à bois où ils brûlent du bois recyclé.

L’isolation des bâtiments a été réalisée avec des panneaux de lièges expansés pour le sol, et avec de la laine de chanvre pour les murs et les toitures. Le chanvre est une plante dont on utilise la fibre et la tige pour le bâtiment car c’est un bon isolant thermique.Des sas ont été installé afin de garder la chaleur dans les batîments.

 

 

Visite de la chaufferie de La Rochelle

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La chaufferie de Villeneuve les Salines alimente environ 1800 logements  en chauffage. Chauffage qu’elle produit à partir de la combustion de gaz, ainsi que de bois recyclé, elle produit à la base une énergie électrique mais grâce à un système  de cogénération qui lui permet de produire par la même occasion de l’énergie thermique, ce système lui permet  d’obtenir un meilleur rendement en utilisant cette méthode. Afin d’éviter une trop grande pollution, un dépoussiéreur est utilisé , c’est une sorte d’aspirateur à centrifuge lui permettant de récupéré les déchets qui aurait pu être envoyé dans l’air comme les particules par exemple. Elle adapte sa production d’énergie en fonction des saisons, cela  leur permet  de ne pas surproduire ou sous-produire.

Les informations numériques

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Les informations numériques sont des informations correspondant à des nombres, comme par exemple la température d’un four en °C.

On peut associer à une information numérique une variable numérique, c’est une grandeur mathématique qui peut prendre un fini de valeurs numériques en fonction de la valeur binaire, des bits qui le constitue et  du code utilisé ( la valeur binaire est codé sur 0 ou 1) .

Les mots binaires :

Un mot binaire est une suite de bits donnant un nombre ( A = 0011 0111  par exemple ), un même mot binaire peut correspondre à plusieurs valeurs numériques en fonction du code utilisé.

Dans les systèmes moderne on trouve des processeurs  de 8,16,32 ou 64 bits cela dépend des besoins de l’appareil en cours nous avons par exemple comparé un microcontrôleur à un CPU.

(plus de détails sur Différence entre un processeur de PC et un microcontrôleur )

Système numérique :

Le système numérique permet de traité des données  qu’elles soient logiques ou numériques.

Une donnée numérique est un mot binaire codé sur x bits.

On peut considéré qu’une donnée logique est une donnée numérique codée sur 1 bit.

L’impact de la consommation électrique d’un appareil en veille

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Quel est l’impact de la consommation électrique d’un appareil en veille?

Un appareil électrique à la base à une consommation énergétique en veille inférieure à celle en marche, mais  cette consommation n’est basé que sur une heure.

Admettons un décodeur satellite avec une consommation en marche de 11W et une consommation en veille de 6,3W avec une utilisation moyenne de 3 heures par jours sur un an. ( Ces valeurs sont à titre d’exemple.)

Décodeur satellite Aston - Simba HD Premium sur Amazon.fr

durée annuelle en marche = 365 . 3 = 1095 h

consommation annuelle en marche = 1095 . 11 = 12  kWh environ

durée annuelle en veille = 365 . 21 = 7665 h

consommation annuelle en veille = 7665 . 6,3 = 48 kWh environ

On peut constater que la consommation de cet appareil en veille n’ est pas négligeable elle représente le quadruple de celle en marche.

La consommation énergétique d’un appareil électrique en veille est aussi importante que celle en marche, voir plus importante suivant son niveau d’utilisation.

Consommation électrique de différents écrans.

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Tp de mesure sur la consommation des écrans :

Afin d’analyser la consommation électrique d’un écran suivant ses réglages possible, nous avons mesuré celle-ci sur différents écrans. Parmi ces écrans : deux écrans LCD de PC, un de 22 pouces 16/9 (HKC)  et l’autre de  19 pouces 16/9 (Belinea), mais aussi  d’un écran LCD 32 pouces(Samsung).

Tableau des mesures du TP réalisé en cours

 

Nous avons donc constaté que le rétro-éclairage a une forte influence sur la consommation électrique de nos écrans. Pour l’écran Samsung par exemple, si on ne se sert pas du rétro éclairage la consommation est de 61W, et lorsqu’on l’utilise à 100% elle passe à 132W soit une consommation énergétique doublée, ce qui n’est pas négligeable.

L’efficacité énergétique :

Le rétro éclairage  est un facteur important dans la consommation énergétique d’un écran, mais d’autres facteurs  influent, tel que la consommation des différents composants électroniques, ou l’efficacité énergétique de l’écran par exemple.

Pour calculer cette efficacité :

E = P / S

E = Efficacité énergétique   (W/cm2)

P = Puissance électrique (W)

S = Surface d’un écran 16/9 en cm² (en fonction de la diagonale D)

H = Hauteur du côté

L = Largeur du côté

L / H = r

S = L . H

Pour calculer S en fonction de D et de r

r = 16/9

on a S = D² / 2,34

Par exemple pour l’écran HKC 22″ de diagonale 56 cm  on a :

S = 56² / 2.34 = 1340.17

P = 40 / 1340 = 0.03

La taille de l’écran fait donc partie de ces facteurs, lors de nos analyses nous avons constaté que l’écran 22″ (HKC) avait une meilleur efficacité énergétique que le 32″ (Samsung).

Les flux énergétiques perçus par l’oeil humain

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Comment la sensibilité de l’oeil intervient-elle dans la perception d’un flux lumineux ?

Si deux sources de même flux énergétiques émettent des longueurs d’ondes différentes, notre œil perçoit une luminosité différente.
Ce flux énergétique est définit par :

ΦE = W / Δt                               ΦE = flux énergétique en Watt(W).

                                                 W = énergie lumineuse de la source en                                                           Joules (J).

                                                Δt = durée en secondes (s).

Pour tenir compte de la sensibilité de l’œil il est nécessaire de définir le flux lumineux :

Φ= α V(λ) ΦE                                              

                                                Φ= flux lumineux en lumens (lm)   

                                                 α= 683lm.W-1

                                                  V(λ)= valeur dépendant de (λ) liée à la                                                               sensibilité de l’oeil

                                                  ΦE= flux énergétique en Watts (W)

 

courbes de sensibilité de l'œil humain (schéma de cap-recifal.com)

Ces courbes représentent la sensibilité de l’œil humain de jour et de nuit, la vision scotopique correspond à celle de nuit, la vison photopique correspond à celle de jour. L’œil est capable de percevoir des longueurs d’ondes allant de 400 à 800 nanomètres (λ).

 

La Télévision (Brandon)

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Afin de réaliser une étude sur les meilleurs choix à faire pour choisir le matériel convenant le mieux  j’ai relevé un écran LCD, un décodeur satellite et une parabole, tous illustrer ci-dessous avec leurs caractéristiques et la justification de ces choix.

Ecran LCD Sony pour un prix de 654€

Écran Sony KDL37EX720 sur Amazon.fr

Description du produit: Sony – KDL37EX720

Type de produit: TV LCD

Affichage: 37 pouces

Dimensions: 87,8 x 57,9 x 25,0 cm

Résolution: 1920 x 1080

Format d’affichage: 16:9

Capteur de lumière et capteur de présence: Oui

Modes de Zoom: Large, plein, Zoom, 4/3 et 14/9

Présélections image: Intense, standard, cinéma, jeux, sports, photo…

Tuner: Tuner TNT Haute Définition intégré

Tuner: Tuner DVB-C intégré

Modes de son: Dynamique, standard, voix claires

Formats prise en charge:1080p

Connectique: Entrée HDMI CEC 4x dont 1 compatible ARC, 2x USB 2.0, Entrée PC, sortie RCA Audio

Poids: 13,3 Kg

Justification du choix :

J’ai choisit cet écran LCD car il disposait de la HD et de la 3D, de plusieurs ports HDMI et la possibilité d’insérer 2 support de masse USB, ainsi que d’un tuner TNT HD intégré .

Antenne :

Antenne parabolique GRUNDIG QGP 2300 pour un prix de 39,90€.

Antenne parabolique GRUNDIG QGP 2300 sur Boulanger.fr

Types de fixation Installation Fixation sur mat

Types de réglage Paramétrage Réglage par élévation

Matériaux acier

Composition Diamètre 60 cm

Poids 3,0 kg

Coloris Blanc

Contenu du carton double bride de fixation pour bras de 32 à 50 mm

Justification du choix :

L’antenne choisit est une parabole, elle ne pèse que 3 kg les autres ont une moyenne de 4 kg, elle est de petite taille et est composé d’acier qui est un matériaux recyclable, tandis que la majorité des autres sont composé de fibre. Son prix est environ 50% moins chère que celui des autre parabole.

Décodeur TNT HD

Décodeur satellite Aston - Simba HD Premium sur Amazon.fr

Aston – Simba HD Premium – Décodeur Satellite Numérique – TNT HD – Canal Ready

pour un prix de 228€

 

Type de produit: Décodeur satellite numérique

Fonctions: Guide électronique des programmes, contrôle parental, modification du format de l’image, accès direct aux radios numériques

Réception: MPEG2/MPEG4, SD/HD

Enregistrement: SD, HD via USB

Lecteur de carte: 1

Son: Dolby Digital Plus

Connectiques: 2x sorties Péritel, 1x sortie HDMI, 2x sorties Audio Digital optique, 1x port USB 2.0

Justification du choix :

J’ai sélectionné ce décodeur TNT car il était le plus performant il était le seul à avoir la possibilité à la fois de regarder la TNT en HD et de l’enrigistrer sur un support de masse USB, et il dispose aussi d’un lecteur multimédia, ainsi que du numérique qui sera bientôt indispensable.

Coût totale :

39,89 + 653,99 + 227,99 =921,87 €

Le montant totale sera de 921,87 €

L’attentat du 11 septembre 2001 (Brandon)

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Étude du World Trade Center (WTC)

Situation :

les Tours jumelles de tomcomm.jimdo.com

Le WTC était composé de sept immeubles où se déroulait des affaires commerciales, le 11 septembre 2001 un attentat suicide a eu lieu sur la Tour Nord et la Tour Sud du WTC. Le 1ère impact a eu lieu au 93ème étages de la Tour Nord qui à pu résister aux dégâts pendant 102 minutes et a fait 1360 victimes, le 2nd impact à eu lieu au 78ème étages de la Tour Sud qui à tenu 56 minutes et a fait 595 victimes, 15 000 personnes ont pu s’enfuir de ces bâtiments.

Étude :

_Structure porteuse

_Impact

_Tenue au feu

_Effondrement

_Impact sur l’environnement

_Synthèse

Structure porteuse (Composition et choix des matériaux) :

_Quels sont les solutions retenues pour la construction des Tours?

Schéma d'une Tour sur fr.wikipédia


La structure est formé de poteaux, de poutres installées en treillis, et de planchers. Elle est composé d’acier et de béton, les planchers et les poutres subissent une flexion, et les poteaux subissent une compression. Le béton est utilisé car il résiste bien aux compressions et l’acier lui résiste bien aux flexions.

Impact :

l'impact des avions de forum.reopen911.info

 

 _ Impact comparable a une forte rafale de vent?

_ Pourquoi les Tours ont résisté?

Calcul de l’énergie de l’impact sur la Tour Sud (Tour 2) ==> E = 1/2mV²

Avion B767 de 140 tonnes à 800 km/h environ

E = 1/2mV² = 1/2 140.10^3. (800/3,6)² =3,5.10^9 KJ = 3,5 GJ

comparaison avec une tonne de TNT = 4,6 GJ.

Comparaison avec une rafale de vent pendant une seconde

E = ½ mV^2
m = masse du volume d’air de la rafale de vent = 1100 t
V = Vitesse du vent (hypothèse) = 130 km/h

d = Distance parcourue par le vent en 1 seconde = environ 28 mètres

E= ½ .924.10^3 . 30²

= 740 MJ

Conclusion : L’impact d’un avion le 11 sept 2001 était comparable (en partie) à une très forte rafale de vent pendant 1 s pour un vent à 200 km/h.

La structure des Tours étaient conçue pour résister aux vents fort : effort horizontal qui fait fléchir la tour (déformation élastique). Elles pouvaient résister à un l’impact d’un avion a basse vitesse et/ou en fin de course.

L’énergie cinétique de l’avion est transféré à la tour, il y a une déformation élastique de la structure, résiste au dégâts causés sur la structure porteuse grâce aux transferts de charges qui a été possible grâce aux liaisons entre les poteaux.

Les poteaux ont puent résister grâce au fort coefficient de sécurité (principe de la redondance)

Tenue au feu :

le WTC en feu de andrebio.com

Le feu a été causé par le kérosène que transportait l’avion, les systèmes Sprinklers étaient inopérant, les tuyaux ont été sectionnés à l’impact. Les murs étaient composés d’isolant thermique comme l’amiante et le béton, et aussi de plâtre, mais cela n’a fait que ralentir le feu. A oartir de 500°C l’acier subit une déformation plastique à cause du poids, il y a donc une flexion des planchers, ce qui a entrainé une déformation des poteaux extérieurs, cisaillement des boulons, flambage des autres poteaux, la structure devient instable.

Effondrement :

L’effondrement du WTC est venue de l’énergie potentielle de pesanteur de la partie haute de la tour située au-dessus du crash de l’avion, la chute d’un étage a entrainé celle de tous les autres.
Cette énergie s’est transformée en énergie cinétique et a permis la déformation des matériaux, la destruction des tours, et s’est transformée au final en chaleur.

L'effondrement du WTC de forum.reopen911.info

Impact sur l’environnement :

L’effondrement des Tours a causé 300 000 tonnes de déchets, de poussières et de fumée, des produits toxique tel que l’amiante ont été libérés.

Le recyclage de plusieurs tonnes d’acier a été effectué en Asie, les déchets non recyclable quand à eux ont été envoyé à la décharge de New York.

Synthèse :

La cause de l’effondrement des Tours n’était donc pas dû à l’impact des avionscar la bonne conception de la structure la permis mais plutôt à l’incendie causé par leur impact, qui aurai affaiblit la structure. La bonne conception de la structure a permit à 98% des personnes d’évacuer. En revanche la tenue au feu, elle était insuffisante , tout comme les informations transmisent au secours, cela aurait pu éviter la mort de 300 pompiers.


Home de Yann Arthus Bertrand (brandon)

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Home de Yann Arthus Bertrand

Cette œuvre est un documentaire nous parlant de notre monde vu du ciel et nous démontre les dégâts causés par l’Homme sur l’environnement et l’impact que cela aura plus tard :

Aujourd’hui la moitié de la population mondiale vie en ville, 20% des hommes consomment 80% des ressources mondiale, 40% des terres cultivés sont dégradés, la banquise à diminué de 40% en 40 ans.

L’agriculture à elle seul consomme 70% de l’eau au monde, il faut 100L d’eau pour 1Kg de pommes de terres, 4000L pour 1Kg de riz et 13 000L pour 1 KG de bœuf, l’Espagne nourrit toute l’Europe grâce à des récoltes abondantes toute l’année.

La découverte du pétrole et du charbon a été une grande avancé pour l’humanité, leur utilisation est devenu trop standard a tel point que nous en dépendons, 20% de la population consomme les minerais et à la fin du siècles tous les minerais seront épuisés mais le monde refuse de croire à leur épuisement.

photographie du film Home

Dans son œuvre Yann Arthus Bertrand propose des solutions pour lutter contre le changement climatique , la déforestation et propose de stopper la culture de la terre et  de «cultiver le Soleil » à la place , cela semble être une bonne solution pour ralentir voir arrêter d’épuiser toutes les ressources naturelles de la planète mais les consommateurs seront-ils prêt à y renoncer?

Tout notre monde est bâtit autour d’elles cela nous obligerai à changer toutes nos habitudes, et c’est pour cela que ce ne sera pas aussi simple. Cependant produire ce film fût une bonne idée car cela a dû permettre une prise de conscience de toutes les personnes ayant pu le voir.