TPE COMBINAISON EFFET RIBLET - Page 8 - Une fois le matériel mis en place, il nous restait plus qu'à chronométrer le temps que l'eau a parcourue pour dévaler la planche sur le tissu. A l'aide du bouchon de bouteille, nous avons pu y mettre l'eau pour obtenir une quantité exacte et suffisante. Nous avons chronométrer que l'eau dévalait le tissu en 0,29 secondes. Sachant que : → Le tissu mesure 30cm de longueur → Elle coule sur le tissu en 0,29s Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE Nous pouvons alors utiliser la relation suivante : V = d / T Ce qui nous permet de calculer la vitesse. Conversion : 30cm => 0,30m Donc : V1 = 0,30m / 0,29s V1 = 1,03 m/s . Deuxième partie de l'expérience: Nous avons procédé exactement de la manière qu'avec le tissu hydrophobe, excepté le fait que nous l'avons remplacé par le tissu hydrophile. Nous avons donc chronométré que l'eau dévalait le tissu hydrophile en 0,45 secondes Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE Tout comme l'expérience précédente, nous pouvons calculer la vitesse que l'eau a mise à couler sur le tissu à l'aide de la relation : V = d / t Avec les données suivantes : 0,30m et 0,45s Donc : V2 = 0,30m / 0,45s V2 = 6,66 x 10-1 Grâce à nos résultats trouvés, nous avons donc prouver qu'avec un tissu ayant des propriétés hydrophobes, l'eau coule plus vite que sur un tissu normal (hydrophile). Car V1 >V2 . De même rien qu'en ayant chronométrer, donc avoir pris connaissance du temps parcourue par l'eau sur les tissus de 30cm de longueur, nous pouvons remarquer que : t1 = 0,29s ; t2 = 0,45s. Et donc t1 < t2. Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE 2) Les forces exercées sur un nageur Le nageur est confronté à plusieurs force, c’est pourquoi pour augmenter sa vitesse les chercheurs ont cherché à réduire les frottements et les forces de frictions. A) Force de traînée En mécanique des fluides, la traînée est la force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide pesant et agit comme un frottement. Différents types de phénomènes concourent à la traînée totale, et on distingue la traînée de forme, la traînée de frottement (la plus importante) et en régime transsonique et supersonique, la traînée d'onde mais aussi la traînée induite. Dans le cas d'un mouvement accéléré, il faut également prendre en compte la masse ajoutée. Dans le cas de l'hydrodynamique, on va utiliser essentiellement la traînée de frottement, car lorsqu'un objet est plongé dans un courant de fluide, il se produit des phénomènes de frottements Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE et de turbulences. B )Le poids Le poids d’un corps est l’action qu’exerce la terre sur ce corps. La force s'applique au centre de gravité du corps, sa direction est définie par la verticale qui passe approximativement au centre de la Terre. (Le centre de gravité est situé généralement sur la partie supérieure du corps étant plus dense). Le poids est une action à distance, proportionnelle à la masse, verticale, vers le bas. C’est cette force qui tire le nageur vers le bas, ainsi la vitesse du nageur dépend de ce poids. Son équation est : P=m.g P est le poids en Newtons (N) M est la masse en kilogramme (KG) G est l’intensité de pesanteur en Newtons par kilogramme (N/KG). (Sur terre elle est de 9,80N/KG) http://tpenatationrobin.e-monsite.com/medias/images/le.poids.jpg?fx=r_1200_800 Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE C) La poussée d’Archimède Il s’agit de la force qu’un fluide exerce sur un corps qui est immergé. Dans le cas du nageur il s’agit donc de l’eau. Cette force s’exerce verticalement et a un sens du bas vers le haut. Elle a pour équation Pa= p.V.g Pa : poussée d’Archimède en Newtons (N) P : masse volumique du fluide en kilogramme par mètre cube (Kg/m3) V : est le volume du fluide déplacé en mètre cube (Kg/m3) g : intensité de pesanteur en Newtons par kilogramme (N/Kg) Tout corps plongé dans un fluide reçoit de la part de ce fluide une force verticale, vers le haut dont l’intensité est égale au poids du volume de fluide déplacé. Si la poussée d’Archimède est plus forte que le poids du corps alors l’objet remonte à la surface Si la poussée d’Archimède est égale au poids du corps alors l’objet ne bouge pas et si la poussée d’Archimède est plus légère que le poids alors l’objet coule. http://tpenatationrobin.e-monsite.com/medias/images/poussee.darchimede.jpg?fx=r_1200_800 Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE D ) Portance hydrodynamique La portance hydrodynamique est une force perpendiculaire au déplacement du fluide, elle s'exerce de bas en haut sur toute a surface du nageur. Tout corps avançant dans l'eau est soumis à cette force. Voici sa formule : Po=1/2.P.Cz.S.V2 Cz (coefficient de portance) / S(surface du corps en mètre) / V (vitesse du corps dans le fluide en m.s-1). * elle se calcul : -avec un coefficient mesuré en soufflerie Cz ou coef de portance -la surface alaire (dans le cas de la portance ce n'est pas le maître couple qui sert de référence de calculs) -la vitesse -la densité du fluide traversé L'explication de ce phénomène de portance peut s'expliquer par la variation de la vitesse du fluide, entre l'intrados et l'extrados. Traînée De Frottement : la traînée de frottement est présente dans tous les cas, elle est liée aux différence de vitesse entre les filets fluides. Elles causent une dissipation de l'énergie mécanique qui se transforme en chaleur. Au Niveau Des Calculs : Si l'objet évolue complètement immergé (sous l'eau), son coefficient hydrodynamique sera étudié en cumulant sa résistance de frottement à sa résistance de forme. [résistance de frottement + résistance de forme = résistance visqueuse (traînée)] :Traînée = Cv x (Re x K/L) Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE 3) les combinaisons en polyuréthane https://www.cairn.info/loadimg.php? FILE=IDEE/IDEE_152/IDEE_152_0047/IDEE_152_art08_img001.jpg http://static.wixstatic.com/media/34845661f646b695f15a5611f8a861af.wix_mp_512 A) Les avantages des combinaisons les combinaisons ont été mise au point par les chercheurs en 3 ans, elles se fabriquent en environs 2 heures dans une usines et sont en vente libre, elles coûtent environ 450 euros. elles sont composés de polyéthylène, polyamide et élastine. Les combinaisons avantagent plus certains nageurs, ayant des morphologies plus imposantes, plus denses elles ont tout de même deux principaux avantages: -le premier avantage est qu’elle apporte une rigidité en plus au nageur, en lui comprimant le corps elle rend sa forme plus hydrodynamique, réduit ainsi considérablement les frottements et permet au nageur de concentrer son énergie essentiellement sur sa nage. -le second avantage est la flottabilité, la combinaison permet au nageur de ne pas couler. Elle réduit sa masse grâce à sa faible épaisseur mais elle a aussi des propriétés hydrophobe et permet ainsi à l’eau de ne pas être absorbée, et de glisser plus facilement. Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE La combinaison n’est composée à 100% de polyuréthane, elle contient des parties une légère couche de téflon* rendant les combinaisons parfaitement lisse permet à l’eau de ne pas adhéré à cette combinaison. Toutefois la tenue du téflon sur les combinaison est mauvaise, ainsi leur utilisation est limité à un maximum de dix foix. Pour remédier à ce problème les chercheurs se sont résolus à souder les éléments de la combinaison avec des ultrasons ce qui permet une diminution de la trainé de 6% par rapport aux anciennes combinaisons cousues à la main. Les résultats de cette combinaisons en chiffre: Une année après sa sortie 108 records du monde ont été battus. *Le téflon (polytétrafluoroéthylène ou PTFE ) est un matériau tendre, facilement déformable, semi-cristallin, opaque, blanc et alimentaire. Son allongement est élevé (propriétés mécaniques de type élastomère) et sa résistance aux contraintes et aux radiations est faible. Il présente une remarquable résistance à la plupart des produits chimiques, un coefficient de frottement extrêmement faible et reste stable à température élevée (jusqu'à 327 °C)12. Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE B )Le polyuréthane Le polyuréthane est une molécule organique, c'est un polymère d'uréthane. Un polymère est une très grande molécule possédant une masse moléculaire relativement élevée, il constitue une classe de matériaux. Uréthane désigne tout composé produit par la réaction isocyanate (ion) et d'un alcool (composé organique) que nous pouvons voir ci-dessous : Le polyuréthane est créé synthétiquement par polymérisation. D'un point de vue hydrodynamique, grâce à ses qualités élastomères, il a pour caractéristique d'optimiser les performance du nageur. Sa formule est la suivante : C25 H42 N2 O6 Sa masse volumique : 40kg.m-3 Remarque : les molécule de polyuréthane sont hydrophobes, c'est à dire qu'elles repoussent l'eau. Leslie Vidon Gozo Sirah Schrepel Gloria 1S6 TPE
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