energie mécanique em= ec+ ep ec: énergie cinétique (j); ep...

Enseignements Technologiques Transversaux

24/04/12

Automobile et DAutomobile et Dééveloppement Durableveloppement Durable

Energie mécanique Em = Ec + EpEc : énergie cinétique (J) ; Ep : énergie potentielle (J) ;

Ec = ½ . M . V²M : masse du solide (kg) ; V : vitesse du solide (m.s-1)

Ep = M.g.zgM : masse du solide (kg) ; g : intensité de la pesanteur terrestre en N.kg-1 ; P : poids du solide (N) ; zg : altitude du solide (m)


24/04/12


Travail d’une force :


24/04/12


Puissance d’une force :

Si la force et la vitesse sont de même

direction et de même sens :

P = F . V - P en W, F en N, V en m/s


24/04/12


Énergie et puissance électrique :

Énergie électrique fournie :

W = U . Q - W en J (Joule), U en V (Volt), Q en C (Coulomb)

Q= I . t - I en A (Ampère), t en s (seconde)

Puissance électrique :

P = U . I - P en W (Watt), U en V (Volt), I en A (Ampère)


24/04/12


L’invasion par l’automobile…

Croissance rapide dunombre d’automobiles

Un impact déterminantsur nos sociétés

La sécurité vite devenuepréoccupation majeure

L’énergie, problème poséà l’échelle mondiale


24/04/12


La limitation de la circulation automobile

transports en commun, train et tramway

déplacements piétonnier ou cycliste

densification et « verticalisation »

meilleure répartition des fonctions

Le remplacement de la source d’énergie

électricité du réseau

pile à combustible

L’optimisation ou l’adaptation des solutions


24/04/12


Objectif « 95 gCO2/km en 2020 »

Consommation maximale

pour 110 gCO2/km ?Une molécule de CO2 est composée de

1 atome de Carbone et 2 atomes d’Oxygène,

La masse molaire du Carbone est 12 g·mol−1,

celle de l’Oxygène est 16 g·mol−1,

Le carburant Diesel contient

en masse 85% de C,

La masse volumique du carburant étant

de 830 kg/m3 (soit 0,83 g/l)

Autres carburants : teneur massique en carbone ↓ et son fort pouvoir calorifique ↑


24/04/12


Courbes d'iso-consommation

• boites de vitesses à variation continue

• hybridation (charge et régime optimisés)


24/04/12


La mise en mouvement

Quelle quantité d’énergie pour amener un

véhicule de 1 T à une vitesse de 100 km//h ?

- L’énergie cinétique acquise est Ec = ½.M.V²

Les dénivellations

Quelle quantité d’énergie faut-il pour faire

gagner 20 m d’altitude à un véhicule de 1 T ?

- L’énergie gagnée est Ep = M.g.H


24/04/12


La résistance de l’air :

Quel est le travail fourni par la force de

résistance de l’air sur 1 km à 100 km.h-1 ?

La force de résistance de l’air F = ½.ρ.V².Cx.A,

Le travail d’une force W = F.L.cosα,

ρair = 1,25 kg/m3 ; Cx = 0,4 ;

maitre-couple A = 2,70 m²,


24/04/12


La résistance au roulement

Quel est le travail fourni par la résistance au

roulement sur 1 km pour une masse de 1 T ?

- La force de résistance au roulement F = Cr.M.g

- Le travail d’une force W = F.L.cosα,

- Le coeff. de résistance au roulement Cr = 10-2


24/04/12


Calcul de la consommation de la Toyota PRIUSMise en vitesse de du véhicule et relief du parcours non pris en compte,

- Pour un trajet de 100 km à la vitesse de 90 km/h,

- Le carburant essence ayant un PCI = 35,45 MJ/l,

- Véhicule fonctionnant avec rendement global 40 %,

- Résistance à l'avancement (air et roulement) :

F(en N) = 188+0,32.v+0,456.v² (v en m.s-1)


24/04/12


Hybride série


24/04/12


Hybride parallèle


24/04/12


Les flux d’énergie :

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