Changement de rapport
Quand changer de rapport ?
Un système d'engrenages permet d'ajuster la force motrice nécessaire pour déplacer la roue entraînée. Lorsqu’on conduit un véhicule, on commence par un rapport bas, puis l’on passe à des rapports plus élevés au fur et à mesure que l’on accélère.
Dans quelles situations est-il utile de pouvoir utiliser la multiplication ou la démultiplication ?
Construisez ce *véhicule à engrenages*.
Grâce à ses trains d'engrenage interchangeables, il vous permettra de voir les effets du changement de rapport.
Effectuez un test.
Placez le modèle sur une surface solide et plane. Assurez-vous que le repère de l’engrenage et le repère du moteur de référence pointent vers le haut. Exécutez le programme et suivez le repère de l'engrenage pour compter le nombre de rotations. N’oubliez pas également d'observer son sens de rotation.
Le moteur de référence effectue-t-il une rotation complète, et les deux moteurs cessent-ils de tourner en même temps ?
Utilisation du capteur à ultrasons
Le capteur à ultrasons génère des impulsions sonores, qui forment un cône sonore dans lequel les objets peuvent être détectés. Pour l'expérience, ne restez pas à côté du véhicule ou dans le cône de portée du capteur à ultrasons. Le mieux est de vous placer derrière le capteur.
Consignez vos résultats.
Consignez le numéro de l'expérience, le rapport de transmission, votre prédiction de ce qui va se passer, la distance parcourue et la vitesse dans un tableau de test. Assurez-vous de laisser suffisamment d'espace pour pouvoir consigner d'autres observations.
Effectuez l'expérience à l'aide du train d’engrenages par défaut, puis répétez-la pour chacune des options indiquées à la rubrique « Conseil » ci-dessous.
Expérimentation
Gardez les astuces suivantes à l'esprit pendant l’expérience :
- La distance parcourue (en cm), la vitesse (en m/s) et la vitesse de rotation (en tr/s) sont indiquées à l'écran.
- Effectuez l'expérience au moins trois fois pour chaque option de train d’engrenages et utilisez les valeurs moyennes pour vous assurer d’obtenir les résultats les plus fiables possible.
Trains d’engrenages
Voici le train d'engrenages par défaut, que vous devrez modifier :
Construisez le deuxième train à l'aide de deux engrenages coniques :
Construisez le troisième train à l’aide des mêmes engrenages :
Si vous avez le temps, construisez le quatrième train à l’aide d’engrenages ordinaires :
Si vous avez le temps, construisez ce cinquième train à l’aide des mêmes engrenages :
Synthétisez vos résultats.
Examinez les valeurs moyennes obtenues pour chaque option de train d'engrenages, afin de déterminer de quelle façon le rapport de transmission est lié à la distance parcourue et à la vitesse du véhicule.
Quel rapport de transmission choisiriez-vous pour un véhicule rapide ? Et pour un véhicule adapté au transport de charges lourdes ?
Comment cela s’est-il passé ?
Qu’avez-vous réussi ? Qu’auriez-vous pu mieux faire ?
Parfait ! Vous savez désormais quand changer de rapport. Partons en trombe vers la prochaine leçon !