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Projet trottinette (2/4)
Bonjour à tous!
Comme convenu, je reviens .... ?
Voici la troisième partie de notre projet sur l'étude d'une trottinette et cela concerne le freinage:
TRAVAIL DEMANDE:
Afin de limiter les coûts de productions et pour assurer une maniabilité assez facile de l?engin, on choisit de freiner uniquement la roue arrière.
Dans cette étude il faudra donc chercher la force de freinage nécessaire pour s?arrêter sur une distance donnée à une vitesse donnée par la chaîne d?énergie. Par la suite, il faudra faire une étude de faisabilité pour l?implantation d?une solution de freinage à câble utilisée sur des VTT pour des raisons de coût et de facilité.
Force de freinage:
Voici ci-contre le modèle utilisé 
il faut indiquer à quelle force ci-contre correspond Ff (force de freinage)
Je suppose que c'est la force
Couple de freinage:
Il faut estimer valeur du couple de freinage Cf en utilisant le modèle partiel suivant. (je ne comprends pas car on a aucunes données...)
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ETUDE DE FAISABILITÉ : FREIN DE VTT
L?étrier de frein va exercer une force de pression Fp sur les 2 patins de freins qui appuieront sur un disque puisque notre roue n?offre pas de surface d?appui.. Il va en résulter une action tangentielle T qui va générer un moment en O autour de l?axe de rotation. Ce moment doit être égal à Cf pour pouvoir réaliser le freinage souhaité.
Force de pression Fp:
Pour déterminer la force Fp, il nous faut imposer une géométrie, donc des dimensions qui
paraissent possibles par rapport à notre trottinette. Le diamètre de la roue ne peut pas être
dépassé évidemment. E diamètre du disque sera au maximum celui de la roue moins 10 mm au rayon. Compte tenu de l?encombrement disponible sur la trottinette, proposer une valeur de r (rayon moyen de la surface de freinage à l?axe de rotation).
Utiliser le modèle ci-dessous pour déterminer Fp:
Remarque : On vérifiera que la pression au contact patin/disque est inférieure à 2 MPa pression limite pour laquelle on peut estimer que le matériau utilisé pour le patin se détériore de façon prématurée.
Bon déjà, il y a cette première partie plus quelques autres calculs de forces que je ferais après.
Encore merci d'avance, en attendant je regarde la méthode à faire pour l'activité ainsi que d'autres choses à faire que je n'ai pas mit ici.
Au passage, gbm, je n'ai pas encore pu répondre. A chaque fois que je viens, il n'y a jamais de topics non répondus.
Bonjour,
il faut indiquer à quelle force ci-contre correspond Ff(force de freinage)
Je suppose que c'est la force
Oui
Il faut estimer valeur du couple de freinage Cf en utilisant le modèle partiel suivant. (je ne comprends pas car on a aucunedonnée...)
Je suppose qu'il suffit d ecrire que la somme des moment en O est nulle ce qui donne une relation entre TA et Cf (ce qui revient a négliger l'inertie de la roue)
Bonjour Maxime,
Au passage, gbm, je n'ai pas encore pu répondre. A chaque fois que je viens, il n'y a jamais de topics non répondus.
Il n'y a pas de sujets sur lesquels aider, ce n'est pas grave : nous sommes en période de vacances scolaires, c'est donc plus calme.
Je te laisse poursuivre avec krinn (que je salue également
), bon après-midi,
Bonjour à tous les 2!
D'abord merci gbm pour ton commentaire
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Ok pour Ta.
Pour le couple de freinage, cela voudrait dire que → Cf=0 ?
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J'avais oublié d'intégrer quelque chose d'important: Il faut calculer la vitesse de déplacement sachant que On donne avec Z1=16, Z2= 88, N1 = 2750 trs/min ainsi que r roue = 130mm
Est ce que je dois trouver N2 puis le périmètre de roue pour avoir la vitesse angulaire et en déduire la vitesse de déplacement ?
Pour le couple de freinage, cela voudrait dire que → Cf=0 ?
Non, Cf est forcément non nul si on freine !
Il faut déjà faire le bilan des forces s'exerçant sur la roue et ensuite faire la somme des moments de ces forces par rapport à O
Non, Cf est forcément non nul si on freine !
Il faut déjà faire le bilan des forces s'exerçant sur la roue et ensuite faire la somme des moments de ces forces par rapport à O
D'accord mais comment doit-on procéder comme nous avons aucunes données ?
De plus, pour déterminer la vitesse j'ai fait:
500*408 =204 000 mm → 204 m
soit 204 m/min
soit 3.4 m/s
soit 12.24 km/h
D'accord mais comment doit-on procéder comme nous avons aucunes données ?
Tu cherches Cf en fct de TA dans un 1er temps ( TA ne sera connu que lorsqu'on aura la distance de freinage et la vitesse initiale)
D'autre part le diamètre de la roue n'est pas 13 cm
Ok, donc en fait c'est vrai que j'avais oublié de précisé que l'on doit d'abord trouver la vitesse initiale comme je l'ai fait au-dessus avec ma formule et ensuite pour la distance de freinage, elle est donnée dans un fichier excel quand on renseigne la vitesse initiale.
Pour le diamètre de roue il est égal à 130 mm donc cela fait 0.13 m.
Tu as écrit plus haut:
... ainsi que r roue = 130mm
Il faut faire les questions dans le bon ordre.
1) calculer TA
2) calculer Cf
3) ...
Ok je comprends mieux la remarque !
Oui effectivement, les questions doivent être traitées dans le bon ordre.
Comment détermines t-on
On doit te donner la formule reliant TA , Vo, d, et la masse totale (trotinette + conducteur)
Car la démonstration est du niveau TS.
Il manque la distance de freinage d , par exemple.
D'autre part il manque un bout de l'énoncé car écrire
Dans cette étude il faudra donc chercher la force de freinage nécessaire pour s'arrêter sur une distance donnée à une vitesse donnée par la chaîne d'énergie
ne suffit pas.
Je l'ai la distance de freinage d.
pour la distance de freinage, elle est donnée dans un fichier excel quand on renseigne la vitesse initiale.
Il faut d'abord que je détermine la vitesse et je ne sais pas si elle juste. Dans la formule que j'ai dit au début.
Si c'est cette vitesse, la distance serait égal à 4.05 m
Le problème est que tu ne recopies que des petits bouts d'énoncé.
Ton calcul de vitesse est peut être bon, mais je ne sais pas de quoi tu parles, je n'ai pas l'énoncé !
N1 , N2, w1 , w2,... ?
Pas d'agacement Maxime, krinn a raison de te faire part du fait que tu as oublié de partager les données présentes dans ton fichier de calcul Excel.
Tu avais pu me faire une capture écran du fichier Excel de l'autre projet qu'on avait fait ensemble, pourrais-tu en faire de même pour krinn, tout en lui précisant les formules déjà implémentées dans ce dernier ?
@krinn : histoire que tu aies un peu plus de billes sur le contexte, j'ai déjà pu aider Maxime dans un sujet similaire. Il s'agit de mini-projets de sciences de l'ingénieur dans lesquels leur professeur fournit un énoncé de problème (parfois incomplet sur les hypothèses ou données à considérer, cf. ici : 
Projet trottinette (1/4)) avec un fichier de calcul pré-établi.
Il est donc parfois amené à faire des choix dans le modèle physique à considérer (données, hypothèses, ...).
J'espère avoir pu aider à éclaircir le contexte, je compte sur toi Maxime pour fournir les éléments manquants.
Bonne soirée à vous deux,
Bonsoir gbm,
J'avais oublié d'intégrer quelque chose d'important: Il faut calculer la vitesse de déplacement sachant que On donneOn-donne:
Est ce que je dois trouver N2 puis le périmètre de roue pour avoir la vitesse angulaire et en déduire la vitesse de déplacement ?
Comment deviner de quoi il s'agit?
Où est defini w1, w2, etc. ?
Effectivement gbm, merci de l'avoir précisé, ce sont des projets de SI qui se suivent.
Dans cette activité sur le freinage, il ne faut pas reprendre les données des activités précédentes.
On a pas besoin des données w1 et w2 pour calculer la vitesse (enfin il me semble)
Je n'ai peut être pas fourni tous les éléments et je m'en excuse.
Z1 et Z2 se trouve ici :
Concernant N1, il nous a été fourni par message car il n'y était pas dans l'énoncé....
Ensuite voici la capture de la feuille de calcul qui peut aider:
@Maxime : merci pour ce complément fort utile pour la compréhension du problème, vérifie qu'il ne manque rien cette fois-ci
@krinn : entièrement d'accord avec toi, raison pour laquelle je me suis permis cette intrusion pour éviter tout malentendu. D'autant plus si les sujets sont liés, tu auras le lien vers la partie que j'ai traitée avec lui .
Je vous laisse poursuivre, bonne soirée,
gbm → Normalement, il ne manque rien.
Merci pour cette intervention qui n'est pas une intrusion 😃
Bonne soirée à toi aussi !
Bonjour,
On commence à y voir enfin qque chose.
De plus, pour déterminer la vitesse j'ai fait:
500*408 =204 000 mm → 204 m
soit 204 m/min
soit 3.4 m/s
soit 12.24 km/h
Qqes maladresses:
N2= 500 tr/min (attention aux unités)
Perimetre roue=
D = 408,4 mm
500 x 408,4 = ... (ne pas arrondir les résultats intermédiaires!)
...
Donc v=12,252
12,3 km/h (3 chiffres significatifs)Si tu connais :
d: distance de freinage
vo la vitesse initiale
M: la masse totale
Et si on suppose TA constante durant le freinage, alors on peut trouver TA en appliquant le théorème de l'Ec entre le début et la fin du freinage
(à moins que le tableau Excel donne déjà TA)
Bonjour,
Merci pour la correction des quelques maladresses concernant le calcul de la vitesse.
Je vais corriger ça.
Concernant Ta, il n'est pas donné dans le tableau excel.
Quel est la formule permettant de l'obtenir ?
Non je ne vois pas.
Ca pourrait être que la force de freinage. Mais ça voudrait dire qu'elle est déjà donnée et égale à Ta ?
C'est ce que tu as écrit dès le début, non?
il faut indiquer à quelle force ci-contre correspond Ff (force de freinage)
Je suppose que c'est la force
Oui c'est vrai que j'y avais pas pensé 🤭.
Comment fait-on pour calculer le couple de freinage maintenant ?
Il faut faire ce que j'ai déjà dit hier :
Il faut déjà faire le bilan des forces s'exerçant sur la roue et ensuite faire la somme des moments par rapport à O
Voilà ce que je pense être le bilan des forces sur la roue :
C'est à dire faire la somme des moments en O ?
On est vraiment obligé de faire tout ça pour le couple de freinage ?
Ce n'est pas tout a fait ça, la force de frottement, c'est TA et il manque des forces.
Mais en fait l'énoncé donne déjà un modèle simplifié de la situation, et qui te permet de repondre facilement .
Donc il suffit d'écrire:
Cf + M(TA)/O = 0
D'accord donc Cf= 0 / M(Ta) ***attention, ce n'est pas correct, relis le message de krinn 15h58***
Comment détermines t-on M(Ta)/O ?
***Edit gbm***
Cest à toi de le calculer
Jespere que tu sais comment calculer le moment dune force par rapport à un point
Il y certaines notion que nous avons pas vu en cours du fait du confinement.
Je suppose que le moment se calcule à partir de M(Ta)/O = Ta * d
Mais je ne sais pas si il faut utiliser le rayon ou le diamètre de la roue.
Ici le bras de levier est OA
A etant le point dapplication de TA
Dautre part, ici jai pris comme orientation positive le sens trigo, lorsque jai ecrit:
Cf + M(TA)/O = 0
Donc M(TA)/O = ...
M(Ta)/O = OA * Ta
Mais pour la longueur OA du bras de levier, est ce que je prends 0.13 m ou 0.065m
Et normalement Ta, il ne va pas dans le sens anti-trigonométrique ?
J'ai pas compris ce qu'a changé Gbm ?
OA est le diamètre ou le rayon de la roue?
Et TA fait tourner dans le sens horaire donc son moment /O a pour signe ... (avec notre choix d' orientation)
Quant à Cf= 0 / M(TA) c'est faux, gbm a raison.
Je suppose que OA correspond au rayon car on part de O jusqu'à l'extrémité soit le rayon.
Merci pour la précision concernant le choix d'orientation.
Et oui je viens de voir mon erreur grotesques.
Cf=0 - M(Ta)
Oui, OA est le rayon
Donc M() /O = ...
et Cf=0 - M(TA)/O = ...
(Je me doutais que ce n'était qu'une faute de frappe)
Donc on a → = 100 * 0.065 = 6.5
Et Cf = 0 - 6.5 = 6.5 N.m [= Positif car on ne prend que des valeurs absolues !
Bonjour,
Attention, les moments sont des quantites algebriques dont on fait la somme.
Ici avec l orientation choisie, (voir schema)
M(TA)/O est négatif
Cf - TA . OA = 0
Cf =...
(Ne pas oublier les unites!)
ici Cf est positif (il tend à faire tourner dans le sens +)
Je te renvoie à ton cours.
Il faut que ceci soit bien assimilé car tu auras bcp de moments à calculer...
Autre remarque: il y a dautres forces qui s'exercent sur la roue, mais leur moment /O est nul, donc elles n'interviennent pas dans ce calcul (le poids par ex)
Il peut etre bon de le signaler, car sinon l' egalite ci-dessus serait fausse!
Bonjour,
Oui c'est vrai que je suis passé trop vite à l'étape d'après !
Je reprends:
car on n'est pas dans le sens trigonométrique !
Cf - Ta * OA = 0
Cf = 0 +6.5 N.m
Cf = 6.5 N.m
Merci pour le schéma et effectivement, il est intéressant d'indiquer que les autres forces n'interviennent pas dans ce calcul
Pour completer (meme si ce nest pas demande), les actions mecaniques sappliquant a la roue durant le freinage sont:
TA: force de frottement du sol en A
NA: reaction normale du sol en A
Cf: Couple de freinage
P : poids de la roue en O
R: reaction de l 'axe (de la roue) en O - cest elle qui transmet la force de freinage au reste de la trottinette
Et les autres frottements (negligés ici)
Tu verifieras que NA, R et P ont bien un moment nul en O.
Merci encore krinn de rajouter ces informations qui sont importantes pour la bonne compréhension de l'étude.
Faut-il déterminer Fp ici pour enchaîner la suite ?
Oui, on fait les questions dans l'ordre
Ça m'étonne que tu ne saisisses pas ça.
Ici on détermine d'abord TA, et on en déduit Cf puis on en déduit Fp etc.
Sauter une question signifie "risquer de rester bloqué" comme l'autre jour avec TA et Vo qui manquaient!
Oui mais il me semblait que l'étude du frein de VTT pouvait se faire indépendamment.
Donc maintenant, on détermine la force de pression Fp en fonction de Cf
Tu peux le résoudre de façon littérale peut- être,
mais pour repondre à:
On vérifiera que la pression au contact patin/disque est inférieure à 2 MPa pression limite pour laquelle on peut estimer que le matériau utilisé pour le patin se détériore de façon prématurée.
Il faut connaitre la valeur de Fp, donc de Cf
Donc je ne vois pas trop l'intérêt de sauter les questions ici
Et surtout, si tu sautes des questions, dis-le et ne viens pas dire qu'il manque des données!
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