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Vitesse et forces. [TPE]

Posté par
Hypnotize
01-03-12 à 14:48

Bonjour à tous, je suis actuellement en cours de TPE et je dois traiter la partie physique de l'exercice.
Nous avons créé un robot (Pob-bot) censé pouvoir tracter un casier de cantine rempli sur une certaine distance.
Cependant ce robot est une sorte de maquette, qui possède des moteurs de faible puissance (16Watts), qui va à une vitesse de 0,5m/s et qui ne peut donc pas tirer un casier de 50Kg.

Nous cherchons donc à savoir quelle devrait être la puissance des moteurs pour que le robot soit capable de tirer un casier de 50Kg, sur une ligne droite.

Le robot est sur des chenilles, je pense que nous pouvons dire que la force de frottement sur le sol est maximale. (Concernant le robot).

En résumé :

Masse des casiers à tracter : 50Kg.
Vitesse du robot : 0,5m/s
Puissance des moteurs : 16 Watts

S'il manque des données merci de m'en faire part, je ferrais le nécéssaire pour vous les trouver.

Merci de votre aide,
Cordialement, Hypnotize.

Edit Coll : forum modifié

Posté par
J-P
re : Vitesse et forces. [TPE] 01-03-12 à 15:23

Je suppose que le casier de cantine est muni de roulettes et devrait rouler sur un sol horizontal.

Il faut mesurer (au dynamomètre par exemple) la force F1 nécessaire à faire démarrer le casier.

Donc accrocher le dynamomètre à l'endroit où le robot sera accroché au casier et tirer avec le même angle que celui qui existera avec le robot.
Le but est de voir la force nécessaire à juste provoquer le démarrage.
Attention à l'orientation des roulettes au départ qui pourrait bien avoir une influence très considérable.
(Ne pas accrocher le robot haut sur le casier ... risque de basculement).

Il faut ensuite aussi mesurer (dynamomètre) la force F2 nécessaire en court d'avancement du casier (sans à coup) à vitesse constante (celle espérée).

Il faut aussi connaître la masse du robot et avoir une idée du coefficient de frottement entre les chenilles du robot et le sol.

Et il faut aussi préciser la vitesse désirée de déplacement du casier.

Sauf distraction.  

Posté par
Hypnotize
Reponse 01-03-12 à 17:27

Tout d'abord, merci pour votre réponse si rapide

Nous avons mesruré avec un dynamomètre, il faut exactement 3 daN pour faire "démarrer" le casier.

Le robot pèse environ 2Kg, et la vitesse désirée est d'environ 0,5m/s.

Posté par
J-P
re : Vitesse et forces. [TPE] 02-03-12 à 15:14

F = 30 N à fournir par le robot pour faire démarrer le casier.

Poids du robot : P = 20 N

Force max horizontale que peut donner le robot sans patiner: F1 = P * µ avec µ le coeff de frottement entre les chenilles et le sol.

µ dépend du matériau et du fini de surface des chenilles et du sol mais n'est pas susceptible de dépasser 1.

Exemple, le µ entre un pneu de voiture normale et une route normale sèche est d'environ 0,7

Si on avait à peu près cette valeur de µ pour le robot et le sol, F1 max = P * µ = 20 * 0,7 = 14 N

Le robot, même avec un moteur suffisamment costaud ne pourra pas faire démarrer le chariot (si on a bien 3 daN pour faire démarrer le chariot), il y aura patinage des chenilles sur le sol... Et le robot n'avancera pas.

... Soit, il faut arriver à diminuer les 3 daN nécessaires au démarrage du chariot, soit il faudra alourdir sérieusement le robot, par exemple par du lest bien placé ... et à condition que la structure du robot puisse l'encaisser sans casser.

Posté par
Hypnotize
Réponse 02-03-12 à 16:15

D'accord merci encore pour votre réponse,

Mais êtes vous sûr qu'il sera nécéssaire d'augmenter le pods du robot et non la puissance de ses moteurs ?

J'en ai parlé à mon professeur de SI (Sciences de l'ingénieur) et il est plus d'avis d'augmenter la puissance des moteurs...  Qu'en pensez vous ?

Posté par
J-P
re : Vitesse et forces. [TPE] 02-03-12 à 18:21

J'en pense que si il faut vraiment tirer avec une force de 30 N, le robot de 2 kg (20 N) va forcément patiner si son moteur est assez costaud ou les chenilles resteront immobiles si le moteur n'est pas costaud assez.

On a : Fmax = µ.P

Fmax est la force max qui n'entraine pas de patinage entre les chenilles et le sol (qui a la même norme que la force de traction sur le chariot si elle est bien horizontale), P est le poids du robot et µ le coeff de frottement entre les chenilles et le sol.

Sauf cas très spécial, on a 0 < µ < 1, la valeur de µ dépend des matériaux et du fini de surface des chenilles et du sol... et dans le cas présent, le renifle que µ = 0,7 environ.

La force de traction ne dépassera jamais, sauf cas très particulier, le poids du robot.

Et donc cela va foirer, si on a vraiment F traction nécessaire = 30 N et poids du robot = 20 N.

Si µ vaut vraiment 0,7 (comme mon nez me le fait estimer), alors, pour pouvoir développer une force de traction de 30 N, il faut que le poids du robot soit au moins de 30/0,7 = 43 N (m = 4,3 kg environ). Et il faudra évidemment aussi avoir le moteur adéquat ... mais c'est une condition supplémentaire, pas une alternative au poids du robot.









  



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