FUSÉES A EAU Mini Projet 3 – Recherche de la forme optimale
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FUSÉES A EAU Mini Projet 3 – Recherche de la forme optimale
FUSÉES A EAU Mini Projet 3 – Recherche de la forme optimale SCIENCES DE L'INGÉNIEUR Lycée Sud Médoc – 33320 Le Taillan-Médoc Page 1 sur 4 FUSÉES A EAU Mini Projet Recherche sur l'aérodynamique : Votre fusée, pendant son vol, va être soumise à trois actions mécaniques non négligeables : • L'action de la pesanteur (attraction terrestre) • La poussée due à l'éjection de l'eau (réaction) • La traînée aérodynamique : c'est une action due au frottements de l'air sur la bouteille qui s'oppose au déplacement de la fusée. A partir de ces informations, mettre en place ces trois forces en les représentant sous forme de vecteurs sur l'illustration ci-contre. Surligner dans la liste en vert les forces améliorant les performances, et en rose les forces les défavorisant. Rechercher sur internet la formule permettant de calculer la traînée aérodynamique : 1 2 F x = ⋅ρ⋅S⋅Cx⋅V 2 Donner ci-dessous la définition de chacun des termes en précisant l'unité (SI) : Fx : • • ρ : • S • Cx • V : : : Rayer les mentions fausses : Afin que les performances de la fusée soient optimales, il faut que la traînée F x soit minimale maximale. Dans ce cas, étant donné qu'on ne peut pas toucher à la masse volumique de l'air ρ , il faut que la surface de référence (couple-maître) S soit minimal maximal. Ce paramètre est imposé par le choix de la bouteille et les dimensions des ailerons. Le coefficient de traînée C x doit être minimal maximal. Lycée Sud Médoc – 33320 Le Taillan-Médoc Page 2 sur 4 FUSÉES A EAU Mini Projet On récupère la valeur de la traînée aérodynamique F x dans le tableau ci-contre, en sélectionnant la composante selon la direction du vent (Y dans notre exemple). Formule pour calculer le coefficient de traînée C x = • • 2⋅F x ρ⋅S⋅V 2 F x= Calcul de ρ : p ρ= r⋅T • Calcul de S S= • Calcul du coefficient de traînée : 2⋅F x C x= 2 ρ⋅S⋅V : On peut reprendre les données et les calculs dans un tableau comme celui ci-dessous : Simulation 1 Type bouteille Coca-Cola 1,5 L Contenance : 1,5 L Diamètre : 88 mm Description ogive : Aucune Description jupe : Aucune Description ailerons : Aucun Traînée simulée Tx = 0,121 N Masse volumique de l'air : Maître couple S = Calcul du coefficient de traînée Cx : Simulation 2 Type bouteille Contenance : Diamètre : Maître couple S = Description ogive : Description jupe : Description ailerons : Traînée simulée Tx = Masse volumique de l'air : Calcul du coefficient de traînée Cx : Lycée Sud Médoc – 33320 Le Taillan-Médoc Page 3 sur 4 FUSÉES A EAU Mini Projet Simulation 3 Type bouteille Contenance : Diamètre : Maître couple S = Description ogive : Description jupe : Description ailerons : Traînée simulée Tx = Masse volumique de l'air : Calcul du coefficient de traînée Cx : Simulation 4 Type bouteille Contenance : Diamètre : Maître couple S = Description ogive : Description jupe : Description ailerons : Traînée simulée Tx = Masse volumique de l'air : Calcul du coefficient de traînée Cx : Simulation 5 Type bouteille Contenance : Diamètre : Maître couple S = Description ogive : Description jupe : Description ailerons : Traînée simulée Tx = Masse volumique de l'air : Calcul du coefficient de traînée Cx : Simulation 6 Type bouteille Contenance : Diamètre : Maître couple S = Description ogive : Description jupe : Description ailerons : Traînée simulée Tx = Masse volumique de l'air : Calcul du coefficient de traînée Cx : Lycée Sud Médoc – 33320 Le Taillan-Médoc Page 4 sur 4