Compétences utiles pour résoudre cette problématique ◗ CT 5.1 - Simuler numériq

Compétences utiles pour résoudre cette problématique ◗ CT 5.1 - Simuler numériquement la structure et/ou le comportement d’un objet. ◗ CT 5.3 - Lire, utiliser et produire des représentations numériques d’objets. Comment un drone quadrirotor se déplace-t-il ? 6 1 Citez tous les éléments visibles qui composent un drone quadrirotor ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2  À votre avis, quelles informations supplémentaires pourrait-on obtenir avec une modélisation numérique de l’objet ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3  Selon vous, que se passe-t-il si une des 4 hélices ne fonctionne pas ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Doc. 1 Vue de face. 164890_chap6_situation1a 164890_chap6_situation1b Doc. 2  Vue de dessus. J'analyse des situations 49 © NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit. On voit 4 hélices, un corps, des pieds et une caméra. On pourrait voir l’intérieur du drone et notamment les moteurs, la carte électronique, la batterie. Le drone ne vole plus correctement. 50 6 Comment un drone quadrirotor se déplace-t-il ? Modéliser sur eDrawings  ❏ CT 5.3 La direction hydraulique est une direction assistée de bateau et permet de faire bouger le moteur sans forcer. La pompe manuelle sur laquelle est montée le volant joue un rôle fondamental dans cette assis- tance. Elle permet de faire circuler l’huile. ①  Ouvrez le fichier « pompe_manuelle.eadsm » fourni par votre professeur sur le logiciel eDrawings dispo- nible sur http://www.edrawingsviewer.com/. ②  Maintenez appuyé le bouton central de la souris pour faire tourner la vue de la pompe. Vous pouvez aussi cliquer sur le bouton puis appuyer sur le bouton gauche de la souris pour orienter la vue. ③  Repérez sur la face arrière de la pompe les deux ori- fices centraux qui permettent les connexions au circuit hydraulique. Repérez également l’axe sur lequel sera fixé le volant et qui tourne avec celui-ci. ④  Cliquez droit sur le corps et cliquez sur « Cacher » pour voir à l’intérieur de la pompe. Tournez la vue. 1 Combien de pistons compte la pompe ? ......................................................................................................................................... ⑤  Cliquez sur l’icône « Composants » et sur « butée droite ». 2 À quoi peut servir ce composant ?   Il permet aux pièces d’être bien assemblées. Il limite les frottements. Il fait tourner le barillet. ⑥  Cliquez droit sur le barillet puis sur « Rendre transparent ». 3  Indiquez ci-dessous si les mouvements qui permet­ tent d’aspirer ou rejeter l’huile s’effectuent par rotation ou par translation. • Barillet/corps : ................................................................................................................. • Pistons/barillet : . ............................................................................................................ 1 Doc. 3 164890_chap6_ex1 Poussée de l’huile L’huile pousse le vérin dans le sens des flèches. L’arrière du moteur pivote et fait tourner le bateau à tribord. Pompe manuelle Tuyau souple Vérin Sens de rotation à tribord Retour de l’huile Je construis mon savoir et mes compétences x © NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit. Elle en comporte 5. Rotation. Translation. 51 Simuler numériquement pour prévoir un comportement  ❏ CT 5.1 On s’intéresse à la simulation numérique de la température d’une pièce. Un logiciel de simulation permet de modéliser le comportement de la pièce chauffée. Les éléments principaux qui sont utilisés dans la simulation sont définis sur le dessin Doc. 4 . 1 Reliez les éléments aux fonctions qu’ils remplissent. agit pour modifier la température de la pièce. Commande transforme une consigne donnée en ordre. Radiateur Sonde mesure la température de pièce. On suppose que la température extérieure à la maison varie de la manière suivante : Température extérieure (° C) Temps (s) 0 5 10 15 20 25 50 000 100 000 150 000 200 000 250 000 300 000 Doc.5 2  Donnez la température extérieure maximum et minimum et indiquez sur combien de jours se déroule la simulation. ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� On simule le comporte- ment de la pièce en prenant en compte en plus de l’évo- lution de la température extérieure, l’appui sur l’in- terrupteur de commande du radiateur. On obtient les courbes de simulation du Doc. 6 , en fonction du temps en secondes. 3  Indiquez approxi- mativement entre quels instants l’utilisateur appuie sur l’interrupteur. ����������������������������������������������������������������� 4  Quel est l’effet sur la température de la pièce ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5  Relevez les températures intérieures maximales et minimales sur la première journée puis sur la deuxième journée. ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2 Doc. 4 164890_chap6_ex2 Sonde température Température extérieure variable Perte thermique à travers les murs Commande radiateur Doc.6 0 10 0 15 20 50 000 100 000 150 000 200 000 250 000 300 000 0 0,2 0 0,4 0,6 0,8 1 50 000 100 000 150 000 200 000 250 000 300 000 Température intérieure (° C) Temps (s) Temps (s) Appui sur interrupteur © NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit. Le maximum est de 25° et le minimum de 5°. La simulation dure 3 jours. entre 45 000 et 70 000 s environ. La température reste au voisinage de 20° alors que sinon elle descend. Sur la 1ère journée 19° et 25° et 2° à 25° sur les autres jours. 52 6 Comment un drone quadrirotor se déplace-t-il ? Valider une prédiction numérique  ❏ CT 5.1 Le volant à retour de force G29 est un volant pour jeu de course. Le constructeur indique qu’il est précis et revient correctement en position centrale lorsque le volant est lâché. Il est régulé en position, c’est-à-dire qu’on demande au volant de tourner d’un angle donné et celui-ci exécute du mieux que possible son déplacement. Le capteur placé sur un des moteurs permet de contrôler le fonctionnement du volant. Ouvrez sous eDrawings le modèle numérique du volant fichier nommé « volant.easm » fourni par votre professeur. Cachez le carter supérieur du volant ainsi que le support_volant. 1  Combien de moteurs sont utilisés ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2  Par quelle solution technique leur action est-elle transmise au volant ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3  Repérez le capteur sur un des moteurs ; sur quel moteur est-il monté ? moteur de gauche moteur de droite On impose au volant de tourner de 180°. Une simulation numérique permet d’obte- nir la courbe de position du volant pour deux valeurs notées Kp = 1 et Kp = 5 utilisées dans l’algorithme de commande. On réalise ensuite la même expérience sur le volant réel et on trace l’évolution de l’angle du volant au cours du temps. 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Kp = 1 Kp = 5 Temps (s) Angle (°) Temps (s) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Position volant Angle (°) Expérience et mesure sur volant Simulation numérique Doc.7 4  Complétez le tableau permettant de relever les écarts entre la simulation et l’expérience. Simulation numérique (Kp = 1) Simulation numérique (Kp = 5) Expérience Valeur finale Temps mis pour atteindre une valeur constante 5  Quel réglage donne la réponse la plus proche de celle obtenue expérimentalement ? Kp = 1. Kp = 5. 3 164890_chap6_ex3 © NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit. 170° 0,7 s 180° 0,6 s ≈ 187° 0,6 s x 2 moteurs sont utilisés. Les moteurs font tourner le volant par un réducteur. x 53 J’applique une démarche d’investigation Comment un drone quadrirotor se déplace-t-il ? On souhaite observer la structure d’un drone quadrirotor qui permet d’ob- tenir un vol stable et définir dans quel sens doivent tourner les hélices pour que le drone réalise différents mouvements. Vous disposez de deux modèles numériques de drone quadrirotor. Seul le drone 1 peut voler de manière stable. À l’aide des fichiers eDrawings (« drone1.easm » et « drone2.easm ») fourni par votre professeur, vous devez déterminer les différences entre les deux modèles et conclure sur la structure à adopter pour obtenir un vol stable. Pour le drone dont la configuration est correcte, on fait varier les vitesses et le sens de rotation des hélices et on obtient différentes configurations de vol. Les simulations de vol et les courbes de vitesses de rotation des hélices sont données sur le site élève pour chaque configuration de vol. À l’aide de ces différents documents, expliquez comment faire tourner les hélices pour que le drone se déplace verticalement, horizontalement puis pour qu’il tourne sur lui-même. La situation LA DÉMARCHE Étape 1 LE PROBLÈME Reformulez le problème posé. Étape 2 LES HYPOTHÈSES  Exprimez des hypothèses et imaginez les recherches ou expériences possibles pour les valider. Étape 3 LES ACTIVITÉS D’INVESTIGATION  Effectuez les recherches ou les expériences nécessaires. Étape 4 LA VALIDATION DES HYPOTHÈSES  Mettez en commun vos résultats. Validez l’hypothèse de l’étape 2 ou formulez-en une nouvelle. Étape 5 LA CONCLUSION  Résumez les connaissances acquises au cours de la démarche.  LA DÉMARCHE EST ABOUTIE SI : ✔ La structure du drone permettant d’obtenir un vol correct est précisée. ✔ Les différentes courbes sont analysées et les résultats synthétisés dans un tableau comparatif. ✔ Les configurations de vol qui permettent d’obtenir les uploads/S4/ technologie-brevet-pdf-free.pdf

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  • Publié le Jan 10, 2021
  • Catégorie Law / Droit
  • Langue French
  • Taille du fichier 1.6494MB