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REFLEXIONS AUTOUR DE LA MOTORISATION DES VOITURES Présentation générale Les véhicules à motorisation électrique sont, sans doute, une alternative aux véhicules équipés d’un moteur thermique, entre autres, pour des raisons de respect de l’environnement. Les ressources pétrolières qui s’épuisent, la pollution galopante et le nombre d’automobilistes sans cesse croissant, notamment
REFLEXIONS AUTOUR DE LA MOTORISATION DES VOITURES Présentation générale Les véhicules à motorisation électrique sont, sans doute, une alternative aux véhicules équipés d’un moteur thermique, entre autres, pour des raisons de respect de l’environnement. Les ressources pétrolières qui s’épuisent, la pollution galopante et le nombre d’automobilistes sans cesse croissant, notamment dans les pays émergents, imposent à court terme un changement profond des habitudes et le développement d’énergies alternatives. Ce sujet comporte trois parties qui peuvent être traitées de manière indépendante. PARTIE A : ENERGIE MECANIQUE DES VEHICULES PARTIE B : RESERVOIRS ET CONVERSIONS D’ENERGIE PARTIE C : ETUDE D’UN CHAUFFE-EAU SOLAIRE 2/14 13PY2DSPNDAG1 PARTIE A : ENERGIE MECANIQUE DES VEHICULES A-1 ETUDE MECANIQUE DU MOUVEMENT Un véhicule roule à vitesse constante sur une route plane. Il est soumis aux quatre forces suivantes : son poids P, la réaction de la route R , la force motrice F, et une force de N frottement f . La direction de la force de réaction, notée R , sera supposée perpendiculaire à la route. N A-1-1 Caractéristique du mouvement a) Le véhicule est animé d’un mouvement rectiligne uniforme. Choisir parmi les chronophotographies suivantes celle qui correspond au mouvement étudié (le véhicule est modélisé par un point). Justifier la réponse. Chronophotographie 1 Chronophotographie 2 Chronophotographie 3 Chronophotographie 4 b) Reproduire le schéma ci-dessous sur votre copie (le point représente toujours le véhicule) et indiquer à quelles forces (présentées précédemment) correspondent les vecteurs. Sens du mouvement c) Que peut-on dire de la résultante des forces pour le mouvement étudié ? En déduire la relation entre les intensités de la force motrice F et de la force de frottement f. 3/14 13PY2DSPNDAG1 A-1-2 Etude de la force de frottement et de son lien avec la consommation On considérera que la force motrice d’intensité F doit compenser la force de frottement d’intensité f (de type fluide) dont les caractéristiques sont données en annexe 1 page 11/14. a) Quelles sont les grandeurs du tableau de l’annexe 1 page 11/14 dont dépendent la force de frottement et donc la consommation ? b) Montrer qu’il est possible de faire l’hypothèse que la consommation est proportionnelle au coefficient de trainée pour une vitesse donnée (dans le tableau de l’annexe 1 page 11/14, on prendra par exemple une vitesse de 50 km/h). c) Peut-on faire l’hypothèse d’une proportionnalité entre consommation et vitesse ? Expliquer en analysant les