Où nous avons vu le couple ou la vitesse
Boîte à outils de l'enseignant
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Le but de cette page
Cette section Appliquer aidera les élèves à comprendre comment un avantage mécanique est appliqué dans le monde réel en analysant le couple et la vitesse des vélos. Différents engrenages de vélo seront analysés en fonction du couple et de la vitesse.
Pédalez plus vite ou pédalez plus fort !
Lorsque vous roulez à vélo, il est important de maintenir une certaine vitesse de pédalage (également
appelée cadence), quelles que soient les collines ou les routes plates. Pour transférer la puissance de
la pédale aux roues, il faut utiliser des engrenages.
Il y a deux endroits où les engrenages
existent sur un vélo. Le premier est relié à la pédale, appelé le plateau. Le deuxième endroit est relié
au pneu arrière, appelé roue dentée ou pignon arrière. Les engrenages sont reliés par une chaîne. La
chaîne transfère la puissance appliquée à la pédale aux roues et un avantage mécanique est créé en
fonction de la taille des engrenages connectés aux pédales (cassette avant) et aux roues (cassette
arrière).
Il existe différents vélos avec un nombre variable d'engrenages appelés plateaux et
pignons. Un vélo à un seul rapport conserve un avantage mécanique fixe - les rapports qui se trouvent
sur un vélo à un seul rapport ne changeront pas, que la personne pédale sur une route plate ou sur une
colline. Cela signifie que la personne qui pédale doit mettre toute la pression sur ses jambes pour
gravir des collines ou rouler beaucoup plus vite.
Un vélo à plusieurs vitesses permet à la
personne qui pédale de maintenir la même vitesse de pédalage pour ajuster son avantage mécanique afin
d'atteindre des résultats différents. Cela permet au cycliste de gravir des collines ou de voyager plus
vite sans changer sa vitesse de pédalage.
Un vélo à plusieurs vitesses offre de nombreuses
options pour utiliser l'avantage mécanique à leur avantage personnel. Un vélo à l'arrêt voudrait
utiliser une combinaison d'engrenages adaptée à plus de couple (puissance de rotation) afin d'accélérer
à partir d'un arrêt ou de gravir une grande colline. Un avantage mécanique pour le couple (plus de
puissance de rotation) est obtenu lorsqu'un engrenage plus petit entraîne un engrenage plus grand. Dans
le contexte d'un vélo, cela se produit lorsque la plus petite taille de plateau avant est associée au
plus grand pignon arrière. Cependant, un vélo adapté au couple ne pourra pas se déplacer très
rapidement.
D'autre part, un vélo qui se déplace déjà et qui veut atteindre une vitesse rapide
doit utiliser une combinaison d'engrenages adaptée à plus de vitesse (vitesse de déplacement) afin
d'atteindre une vitesse élevée sans avoir à pédaler des centaines de fois par minute. Un avantage
mécanique pour la vitesse est obtenu lorsqu'un engrenage plus grand entraîne un engrenage plus petit.
Dans le contexte d'un vélo, cela se produit lorsque la plus grande taille de plateau avant est associée
au plus petit pignon arrière.
Avoir un avantage mécanique en vélo permet aux cyclistes de tirer
le meilleur parti de la quantité d'énergie qu'ils exercent. Un avantage mécanique peut être appliqué
dans de nombreuses situations différentes et devenir souhaitable lors de la conception d'un robot pour
une compétition.