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
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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.
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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 :
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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 :
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