Le projet Hyperloop One

Publié le par arthuryohanlucas

 

                  L’Hyperloop one est un projet ayant pris vie en 2013, grâce à l’initiative du milliardaire Elon Musk, le PDG de Tesla Motors. L’hyperloop pourrait être, selon son créateur, un 5e moyen de transport (avec la voiture, le train, l’avion et le bateau). Le but du projet est de confectionner une capsule capable de couvrir de grandes distances en un minimum de temps, et à bas prix. Ce projet nous est apparu très intéressant car présenté comme cela il semble très ingénieux, révolutionnaire, et apporterait des réponses aux problèmes actuels. Nous avons donc étudié sa création, son mode de fonctionnement, et nous nous sommes questionnés sur sa viabilité, en nous appuyant sur tous les critères, problèmes ou contraintes que nous avons relevés lors de notre étude. 

Elon Musk

                  Premièrement, il convient de présenter l’initiateur du projet. Le milliardaire Elon Musk n’en est pas à son coup d’essai. À la fin des années 90, il co-crée PayPal. Son rachat en 2002 par eBay lui permet de faire fortune. Il fonde par la suite SpaceX (qui fabrique des fusées low cost) et Tesla Motors, qui produit des voitures électriques. C’est également lui qui construit d’énormes usines de batteries ion-lithium (celles de nos téléphones portables et à terme, de véhicules électrique) afin d’accélérer le passage vers l’utilisation des moyens de transports durables. Son but dans la vie, c’est simplement de… Sauver l’espèce humaine ! Pour cela il tente de réaliser des prouesses technologiques, comme faire atterrir une fusée, le 21 décembre 2015. En 2012, il se lance dans son nouveau projet: l’Hyperloop, un TGV subsonique. Selon Musk, l’Hyperloop irait à 1200 km/h, et pourrait relier San Francisco et Los Angeles en 30 minutes. L’Hyperloop constituerait ainsi le 5e moyen de transport principal. Le milliardaire a récemment proposé un document d’une cinquantaine de page, intitulé « Hyperloop Alpha« , pour présenter intégralement et précisément le projet qui selon lui aboutira dans 10 ans.  Le projet étant toujours à l’étape d’essai, il ne sera probablement pas ouvert au public avant 2021.

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         L’Hyperloop One

                L’Hyperloop One consiste en un double tube (un aller, un retour) surélevé à basse pression, pour réduire les frottements. Dans ces tubes se déplacent des capsules, sur des coussins pneumatiques qui fonctionnent grâce à de l’air comprimé. Cette technique permet de maintenir les capsules en lévitation, sans contact avec le sol, ce qui réduit également les frottements (il en reste tout de même avec l’air, voir le frottement). Si l’on se réfère au dossier de l’Hyperloop Alpha page 9, les capsules transportent jusqu’a 28 passagers et peuvent même transporter des voitures.  

           Les capsules sont propulsées grâce à des moteurs à induction qui utilisent l’énergie électrique pour générer un champ électromagnétique. Ces moteurs sont placés à intervalles réguliers dans les tubes et transmettent l’énergie grâce à des stators (voir la voiture) fixés sur les capsules. Ces technologies permettraient donc à l’Hyperloop d’atteindre une vitesse environ deux fois supérieure à celle d’un avion de ligne, et donc de transporter plus de 800 passagers, sur la première ligne faisant la liaison Los Angeles-San Francisco.

              L’alimentation énergétique du circuit se fait à partir de panneaux solaires fixés sur le dessus des tubes, la structure apparait donc autonome et respectueuse de l’environnement. 

Les avantages du projet

La rapidité

          Grâce au système de coussins d’air et à la pressurisation, les frottements dans les tubes sont fortement réduits, ce qui permet à la capsule d’atteindre une vitesse proche de celle du son. Elon Musk prévoit également dans son système de supprimer les contraintes horaires et l’attente pour les voyageurs, en faisant partir les capsules à intervalles réguliers, à la manière des lignes de métro.

Le coût

            C’est un des principaux objectifs du milliardaire: un projet peu coûteux. Le prix de construction de l’Hyperloop ainsi que des infrastructures est évalué à six milliards de dollars. Par comparaison, a débuté dans la même zone la construction d’une ligne de TGV (voir  train Californie). Son coût ? Plus de 13 milliards de dollars, soit plus du double.

            Elon Musk a également évoqué le prix du billet. Il souhaite que celui ci soit « plus faible que le prix d’un billet de train ou de tout autre moyen de transport », donc d’environ 20€. L’Hyperloop aurait donc un avantage financier certain et assez incroyable par rapport aux autres moyens de transports.

La nuisance sonore

           En plus de le concurrencer  au niveau de la vitesse, l’Hyperloop devrait également résoudre un problème de l’avion (et de beaucoup d’autres moyens de transports): la nuisance sonore. En effet, grâce a la réduction de frottements et à la faible pression de l’air, le bruit portera peu et sera d’ailleurs confiné dans les tubes. Il ne générera donc pas autant de nuisances sonores que les réacteurs d’un avion ou qu’un train et sera même aussi peu bruyant qu’une installation d’éoliennes.

L’indépendance quant à la météo

          Un autre atout de l’hyperloop est sa faculté à pouvoir se déplacer sans se soucier de la météo: les tubes protègent la capsule d’éléments extérieurs comme les orages, les tempêtes… Elon Musk prévoit même une grande résistance aux tremblements de terre, ce qui pourrait se révéler un avantage conséquent si le projet marche et qu’il s’exporte dans des zones sismiques. L’Hyperloop serait donc immunisé contre les intempéries, contrairement à un avion qui ne décolle pas en cas de tempête.

La réduction de la pollution

           Grâce aux panneaux solaires, l’infrastructure bénéficiera d’un système de production d’énergie auto-suffisant, qui pourrait même générer un surplus d’énergie si l’Hyperloop consomme moins que l’électricité accumulée. Dans ce cas là, le système pourrait même fournir de l’énergie à d’autres infrastructures ou à des surfaces urbaines proches. Cet auto-alimentation durable en éléctricité est donc respectueuse de l’environnement.

Les inconvénients

L’absence d’infrastructures

         Le principal problème pour ce tout nouveau prototype de transport, c’est logiquement l’absence d’infrastructures. Or, même si le coût de construction est évalué relativement faible, il faudra du temps pour réaliser un tel projet, surtout sur de telles distances. De plus, le projet est prévu en surface, et non sous-terre (où les vibrations pourraient entraver la vitesse), ce qui n’embellit pas forcement le paysage. Le problème se pose en particulier pour l’implantation des infrastructures dans les villes (en premier Los Angeles et San Francisco).  C’est son principal défaut par rapport à l’avion ou à l’automobile.

La sécurité et le confort

               Un des buts d’Elon Musk, c’est d’élaborer un moyen de transport encore plus sûr que l’avion (taux de mortalité de 0,035 passagers sur 100 millions). Mais étant donné la longueur du trajet et la complexité du projet, il parait pour le moment compliqué d’atteindre ce but. Effectivement, en plein milieu du trajet, si un problème survient, combien de temps faut il pour que des secours interviennent ? Vu la vitesse atteinte, des capsules ne vont-elles pas se rentrer dedans et provoquer des catastrophes? Autant de questions qui n’ont semble-t-il pas encore trouvé de réponses…

             Au niveau du confort non plus, il ne semble pas y avoir de réelle avancée. Mais ce n’est pas le but premier du projet, le manque de confort et notamment d’espace apparait surtout comme un sacrifice pour remplir d’autres objectifs.

Un projet viable ?

            Finalement, on peut se demander si ce projet aussi fou que novateur est réellement viable. Sur le plan économique, il parait l’être. Sur le plan écologique également (si l’on exclut l’infrastructure, c’est un défaut qui touche tout moyen de transport terrestre). Mais au niveau des prouesses technologiques, pour l’instant, la partie n’est pas gagnée… Le seul test effectué n’a atteint qu’une vitesse de 600 km/h; soit même pas la moitié de ce qu’Elon Musk a prévu. Mais venant de l’homme qui a fait atterrir une fusée pour la première fois,  tous les espoirs sont permis.

Le Concorde et le Maglev

              Il apparait intéressant de comparer ce projet à deux autres moyens de transports: le Concorde et le Maglev. Un avion du passé, et un train du futur.

  1.      Elon musk l’a dit, « l’Hyperloop est un croisement entre le Concorde, un canon électromagnétique  et une table de hockey pneumatique ! »(propos recueillis dans le journal Les Echos du 6 février 2016). Le fameux Concorde a été mis hors service définitivement en 2003, il fendait les airs depuis 1969. Sa vitesse de croisière était de Mac 2, c’est à dire deux fois la vitesse du son, donc deux fois la vitesse prévue de l’Hyperloop. Mais pourquoi avoir mis hors service cet avion supersonique ? pour atteindre ces vitesses, il dépensait beaucoup de carburant et polluait donc beaucoup. De plus,  l’accident de Gonesse en juillet 2000 a contribué à l’arrêt du modèle. Bref, tous les inconvénients du Concorde, l’Hyperloop ne semble pas en avoir hérité.
  2.      Le Maglev maintenant, c’est le tout dernier prototype de train. Il a été baptisé « Maglev » pour « Magnetic Levitation ». Ce prototype de train ressemble à celui de l’Hyperloop: même idée pour réduire les frottements (lévitation), même recherche de vitesse… À ça près que son « objectif vitesse », le Maglev l’a d’ores et déjà atteint (600 km/h), et que niveau économie d’argent et d’énergie, il ne soutient pas la comparaison avec l’Hyperloop. Ce projet est donc moins ambitieux niveau vitesse, et on peut lui préférer l’Hyperloop pour de nombreuses raisons.

Conclusion:

             En résumé, l’Hyperloop a de nombreux atouts pour devenir un moyen de transport majeur, grâce à ses dimensions écologiques, économiques et révolutionnaires. Le problème majeur aujourd’hui reste le passage de la théorie à la pratique. Cependant le projet étant seulement à l’état expérimental, les défauts peuvent encore être corrigés pour créer le nouveau moyen de transport idéal.

Sources :

Journal Les Échos, 6 février 2016

Projet TGV en Californie: http://www.atlantico.fr/decryptage/en-californie-debut-travaux-pour-premier-tgv-etats-unis-atlantico-business-1945709.html

Dossier Hyperloop alpha: http://www.spacex.com/sites/spacex/files/hyperloop_alpha-20130812.pdf

 

Impacts du réchauffement climatique

Publié le par arthuryohanlucas

                              Nous avons vu que le réchauffement climatique était dû à l’effet de serre, et principalement à l’émission de CO2, mais qu’en est-il des réels risques et des probables conséquences ? Ces informations sont également principalement basées sur le documentaire d’Al Gore, « une vérité qui dérange ».

             

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             Tout d’abord, il y a un impact important sur le paysage, avec la fonte des glaciers, allant jusqu’à leur disparition. Voici un glacier en Patagonie, qui a complètement disparu. C’est problématique puisque beaucoup de personne s’alimentent en eau douce grâce à ces glaciers. Si la fonte continue, 40% de la population mondiale pourrait se retrouver en pénurie d’eau.

 

           Ensuite, il y a le réchauffement anormal des océans. Voici pour s’en rendre compte, une représentation des prédictions des écarts de variations naturelles des températures des océans (en bleu), mises en commun avec les écarts de variations enregistrés (en vert):

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         C’est à dire que naturellement, la courbe rouge devrait se trouver dans l’espace en bleu, or elle se trouve dans l’espace en vert (la courbe rouge est la courbe des températures effectivement relevées).

             À cause de ce réchauffement, les tempêtes, les ouragans et les typhons se renforcent et s’amplifient. Cela s’est vu lors de l’ouragan Katrina qui a sévit au Sud Est des États-Unis en 2005. L’ouragan, d’abord de catégorie 1, est arrivé dans le Golfe du Mexique, par la Floride. Là, en passant sur les eaux chaudes du Golfe, les vents de l’ouragan se sont accélérés. L’ouragan est arrivé en Louisiane où il a provoqué un véritable désastre. Un siècle plus tôt, ça n’aurait peut être pas été le cas.

              Le réchauffement climatique augmente également les précipitations, parce que l’évaporation des océans entraine de nombreuses pluies. Paradoxalement, le réchauffement planétaire provoque plus de pluie, mais aussi plus de sécheresses. Il pompe l’eau des océans mais également l’humidité des sols. Les précipitations sont donc accrues mais leur disparité l’est aussi, ce qui provoque plus de sécheresse et plus d’inondations.   

  Répartition des précipitations annuelles

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         Il existe de multiples autres problèmes, comme la propagation des maladies, les dérèglements des saisons, des cycles naturels… Mais potentiellement, le plus gros problème, c’est la montée du niveau des océans due à la fonte des glaces. Si l’Antarctique, la plus grosse masse de glace de la planète, ou bien le Groenland venait à fondre, le niveau des océans augmenterait drastiquement. D’ailleurs, si seul le Groenland venait à se disloquer et fondre, il faudrait refaire les cartes du monde. Des aires urbaines très peuplées seraient submergées, comme New York, San Francisco, Pékin, Calcutta… Ainsi, plus de 100 millions de personnes se retrouveraient en exode…

Prévision de la montée des eaux en cas de fonte de glaces et comparaison de la fonte des glaces du Groenland en été en 1992 et en 2002

   

           Voici une prévision des aires submergées par l’eau en Floride si le Groenland fondait, et une comparaison entre les aires de dégel du Groenland en été, à 10 ans d’intervalle.

           Les conséquences engendrées par le réchauffement climatique peuvent donc vite devenir incontrôlables, et il faut donc réduire la pollution dans tout secteur possible, à commencer par les moyens de transport.

Sources:

Le climat: https://www.les-crises.fr/climat-25-glaciers-1/

Documentaire d’Al Gore, « Une vérité qui dérange »

Expérience sur le CO2 n2

Publié le par arthuryohanlucas

              Ici, comme lors de la précédente expérience, nous avons tenté de démontrer que le CO2 est un gaz qui, soumis à un rayonnement, se réchauffe.

Nous avons repris les bases de la précédente expérience, et nous devions chauffer le gaz présent dans les bouteilles de l’intérieur. Nous avons alors pensé à introduire des chaufferettes (qui émettent de la chaleur) dans les bouteilles puis à introduire du gaz dans celles-ci à l’aide d’un siphon. 

matériel:

  • deux bouteilles en verre (avec leurs bouchons)
  • des chaufferettes
  • un syphon
  • des capsules de CO2
  • deux thermomètres Capstone
  • logiciel Capstone

Protocole:              connecter le matériel pour la température sur l’ordinateur.

1 Casser les chaufferettes

2 Les mettre dans les bouteilles, attention à mettre le même nombre dans chaque                bouteilles.

3 Remplir le syphon avec les capsules de CO2

4 Percer les bouchons et fixer les thermomètres

5 Introduire le contenu du syphon dans une bouteille et refermer rapidement les deux bouteilles  

6 Relever les mesures sur l’ordinateur

7 Attendre une quinzaine de minutes


Si l’expérience fonctionne on devrait observer une augmentation de la température plus importante pour la courbe correspondante à la bouteille contenant le CO2.

Résultats de l’expérience:

Évolution des températures dans les deux bouteilles

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  • En jaune, la représentation graphique de l’évolution de la température dans la bouteille sans CO2 ajouté (T1).
  • En bleu, la représentation graphique de l’évolution de la température dans la bouteille dans laquelle on a ajouté du CO2 (T2).

               Attention à un point dans l’interprétation des résultats, nous n’étions pas parvenus à maintenir une température de départ égale dans les deux bouteilles. Néanmoins, au point culminant des deux courbes (abscisse 8), la différence de température est de 3,6°C. Au départ, elle était de 2,5°C. La température dans la bouteille contenant du CO2 en plus a donc augmenté de 1,1°C de plus que la bouteille ne contenant pas de CO2 en plus, tout cela en 8 minutes.

Courbe du rapport T2/T1

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           La courbe ci dessus montre les écarts de températures de la courbe T2 par rapport à  la courbe T1. La courbe est toujours positive, donc la température T2 est toujours supérieure à la température T1. En outre, on retrouve les observations précédentes, 2,6°C d’écarts au départ, et à partir de 8 minutes, environ 3,5°C d’écarts.

                  Le CO2 a donc retenu les infrarouges propagés par la chaleur des chaufferettes, ce qui a fait augmenté la température dans la bouteille plus rapidement. Le CO2 est donc bien un gaz à effet de serre.

 

 

 

Expérience sur le CO2 n1

Publié le par arthuryohanlucas

Expérience sur un gaz à effet de serre, le CO2

            Apres avoir rappelé que le dioxyde de carbone contribuait au réchauffement climatique, nous avons voulu montrer que celui ci était effectivement un gaz à effet de serre, qui emprisonne les rayons infrarouges et entraine un réchauffement.

Matériel utilisé :

-du coca

-deux bouteilles en verre de même taille avec leurs bouchons

-deux thermomètres reliés au logiciel Pasco Capstone

-deux lampes avec des ampoules de même puissance

 

Etude faite sur le logiciel Pasco Capstone

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protocole:

-remplir une des bouteille avec du coca, à mi hauteur

-laisser éventer la bouteille pendant une journée

-après une journée, remplir la deuxième bouteille

-refermer avec les bouchons, percés au préalable pour pouvoir mettre les thermomètres

-mettre les bouteilles sous la lampe

-au bout de 15-20 minutes, regarder les thermomètres

Courbes obtenues sur le logiciel

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  • En bleu, la courbe représentant l’évolution de la chaleur dans la bouteille contenant le coca non éventé
  • En rose, la courbe représentant l’évolution de la chaleur dans la bouteille contenant le coca éventé

Zoom

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         La comparaison des courbes montre une différence de 0,6 degrés, ce qui n’est pas significatif.

            Pourquoi la différence n’est elle pas assez marquée pour être significative ?

         Nous avons chauffé le gaz de l’extérieur et pas de l’intérieur, et la quantité de gaz n’était peut être pas suffisante.

         Il faut donc repenser cette expérience dans le but d’avoir une source de chaleur à l’intérieur et non pas à l’extérieur du contenant.

 

Le changement climatique

Publié le par arthuryohanlucas

                  Aujourd’hui, le réchauffement de la planète est un problème qui touche le monde entier, et qui est en train de provoquer des modifications climatiques qui pourraient s’avérer catastrophiques si l’on ne fait rien pour remédier au problème. Nous allons voir, en grande partie en nous appuyant sur le documentaire d’Al Gore, « une vérité qui dérange », quels sont les raisons du changement climatique et ce qu’il engendre.

L’effet de serre

            Tout d’abord, expliquons le mécanisme du réchauffement planétaire. La planète est entourée d’une fine couche de gaz, appelée l’atmosphère, composée en grande partie de diazote (N2) et de dioxygène(O2), mais aussi d’autres gaz comme l’argon (Ar) ou le dioxyde de carbone (CO2). Lorsque la terre reçoit les rayonnements ultraviolets du soleil, ceux ci sont réfléchis en rayons infrarouges, et une partie de ces infrarouges est « capturée » par l’atmosphère, qui agit donc comme une serre. C’est une bonne chose puisque cela permet de maintenir une température vivable pour l’homme. Il existe toutefois, depuis quelques années, un problème, qui s’intensifie avec le temps. En effet, la pollution est due notamment aux usines et aux moyens de transports qui rejettent du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, qui est donc épaissie. Par conséquent, une plus grande quantité de rayonnement infrarouge est capturée, et la température moyenne de la terre augmente. C’est pour cela que le CO2 est appelé « gaz à effet de serre ».

          Les principaux gaz à effet de serre sont le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O), l’ozone (O3), l’eau (H2O) et le dioxyde de carbone (CO2). Ces gaz sont présents naturellement dans l’atmosphère, mais les activités humaines modifient leur taux de présence dans cette l’atmosphère, et modifient donc le bilan radiatif de la Terre.

Schéma de l’effet de serre naturel

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Évolution du taux de CO2 atmosphérique

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          Voici la représentation graphique de l’évolution du taux de CO2 ppm sur les 50 dernières années. On se demande pourquoi la courbe monte et descend chaque année ? Si on considère la masse totale continentale, et donc la masse végétale, celle ci est bien plus importante au nord de l’équateur. Donc, quand l’hémisphère nord est inclinée vers le soleil, lors de son printemps et de son été, la végétation pousse et absorbe du gaz carbonique, et le taux de CO2 diminue. En revanche, lorsque l’hémisphère nord est incliné de l’autre coté, en automne et en hiver, la masse végétale est moins importante et le taux de CO2 augmente. Néanmoins la tendance générale de la courbe montre clairement une augmentation du taux de CO2 dans l’atmosphère sur ce dernier demi siècle.

                Certains scientifiques supposent que ce phénomène a  déjà été vu dans l’histoire, et que la courbe va peut être s’inverser. Le professeur Lonnie Thompson a réalisé des forages dans la glace de l’arctique pour en ressortir des carottes glaciaires qu’il a pu analyser. Effectivement, en tombant, la neige capture de petites bulles d’air, qui permettent de mesurer le taux de CO2 dans l’atmosphère à l’époque à laquelle la neige est tombée, ainsi que la température.  Sur certains glaciers, il est possible de remonter jusqu’a un millénaire. On a donc pu établir une courbe des températures sur 1000 ans. Et si on compare cette courbe avec celle des variations de taux de C02, on voit qu’il y a une corrélation. L’augmentation de la température est donc étroitement liée à l’augmentation de la concentration en CO2.

Évolution de la température et de la concentration en CO2 sur 1000 ans

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                En antarctique, on peut aller encore plus loin et remonter jusqu’a plus de 400 000 ans. Et là, la courbe montre un autre aspect:

Courbe des variations de CO2 sur 400 000 ans

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              Depuis plus de 400 000 ans, la concentration de CO2 n’avait jamais dépassé 300 ppm (ligne rouge sur le graphique). Si l’on regarde la courbe au niveau 0 en abscisse (qui correspond approximativement à notre époque), on voit que cette limite a été complètement dépassée.

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            Tout ça pour dire quoi ?  Si l’on se réfère à ce graphique tiré d’un article d’Air France a propos de la lutte contre le changement climatique, la part des transports dans les émissions mondiales de CO2 est d’environ 1 quart.

             Les transports ont donc une responsabilité importante dans la part de CO2 produite, et la réduction de cette émission de CO2 doit être un critère pris en compte dans l’élaboration des moyens de transports des années futures.

“Nous nous inscrivons dans une démarche de développement et de mobilité durables. Nous explorons des solutions nouvelles pour économiser l’énergie et lutter contre le changement climatique.”

Arnaud Pichet, RATP

Sources

Documentaire d’Al Gore

L’effet de serre: http://www.climatechallenge.be/fr/des-infos-en-mots-et-en-images/le-changement-climatique/leffet-de-serre/leffet-de-serre-naturel.aspx

Le Train

Publié le par arthuryohanlucas

                 Le train est un moyen de transport important dans la vie de tous les jours. Au fil du temps, il a subi de nombreuses modifications et améliorations.

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Le train est né au début du XIXe siècle en Angleterre, avec le chemin de fer. À l’époque on parle de locomotive à vapeur, qui fonctionne avec une chaudière au charbon. Des réseaux ferroviaires se créent si bien qu’en 1850, ces réseaux s’étendent sur environ 38 000 km. Moins de 25 ans plus tard, avec l’expansion due à la révolution industrielle, il existe 800 000 km de rail. Pendant la révolution industrielle, la locomotive à vapeur devient le moyen de transport phare. C’est le plus rapide, il peut transporter passagers et marchandises.

             À la fin du XIXe siècle, les premiers trains à moteur électriques apparaissent, et supplantent les machines à vapeur. Ceux ci sont le plus souvent alimentés en électricité par des lignes de contact aériennes ou bien un troisième rail, comme c’est le cas pour le métro parisien inauguré en 1900. Ces trains électriques vont devenir très pratiques, notamment lors des guerres mondiales pour transporter les marchandises et les soldats. À la fin des années 70, le TGV fait son apparition. Il fonctionne également à l’électricité mais peut atteindre des vitesses plus élevées (le record est de 574,8 km/h). Le principe de fonctionnement du moteur du TGV est sensiblement le même que celui de la la voiture électrique . Enfin, récemment, la société japonaise Japan Railway a présenté un nouveau type de train, le Maglev (magnetic levitation). C’est un monorail qui utilise les forces magnétiques pour se déplacer, il n’est donc pas en contact avec le rail, par conséquent, les forces de frottements sont supprimées. Le Maglev a pu établir un nouveau record de vitesse, de 603 km/h. Aujourd’hui, le TGV commence à s’exporter, notamment aux États-Unis où Alstom a signé un contrat important concernant la ligne Boston-Washington.

Nous nous sommes implantés à New York puisque c’est là qu’est le coeur du projet et proche de notre client. Les TGV vont rouler sur le corridor nord-est entre Boston et Washington. Notre client est Amtrak, est basé à Philadelphie, New York et Washington.             Jean Marc Rolland, Alstom

        Le train est un moyen de transport sûr, les accidents sont extrêmement rares,  et c’est un des moyens de transport fonctionnant quelle que soit la météo. De plus, étant électrique, il ne pollue pas… Sauf si l’on considère les infrastructures, qui elles polluent (les réseaux ferroviaires, les ponts, les lignes électriques, la production d’électricité) en plus d’être coûteuses.

sources:

http://www.histoire-pour-tous.fr/inventions/284-invention-du-train.html https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/82/16E-Vetrivier-HGG.jpg   

Expérience sur l’Aérodynamisme

Publié le par arthuryohanlucas

        Nous avons voulu étudier le phénomène de trainée sur des véhicules comme une voiture, un camion… Le but était de montrer que des tourbillons d’air se forment à l’arrière d’un véhicule mal profilé.

Matériel:

  • un sèche cheveux
  • trois livres de même taille
  • une bougie
  • des allumettes

 

Protocole

img_13281) avec 1 livre

  • Allumer le sèche cheveux pour matérialiser un flux d’air
  • Placer un livre devant
  • Placer la bougie derrière le livre et l’allumer
  • Filmer l’expérience

 

 

 

Ce qui nous intéresse c’est la flamme de la bougie. Ici elle devrait suivre le sens du flux d’air du sèche cheveux.

lien de la vidéo de l’expérience: https://www.youtube.com/watch?v=A9zuR1xuT0A

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  • Allumer le sèche cheveux pour matérialiser un flux d’air
  • Placer trois livres devant
  • Placer la bougie derrière le livre et l’allumer

 

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La flamme de la bougie est censée être aspirée et donc pointer vers le sèche cheveux.

Lien de la vidéo de l’expérience: https://www.youtube.com/watch?v=_b9T46tWUPk

                   En conclusion, plus un objet est profilé, moins sa traînée est importante, et moins cette traînée est importante, moins le véhicule utilise d’énergie pour avancer, ce qui réduit son empreinte CO2.

L’aérodynamisme

Publié le par arthuryohanlucas

          Le phénomène d’aérodynamisme accompagne tout mouvement relatif entre un corps et un fluide. Notre étude porte sur l’aérodynamisme par rapport à l’air

                  L’air exerce une pression sur tout corps. La pression, c’est une force qui s’exerce sur une surface donnée. Plus l’air est accéléré, plus sa pression est grande. Un flux d’air se comporte  donc exactement comme des balles qui arrivent sur un obstacle: Si les balles sont lentes,  elles ont peu de force, elles exercent peu de pression sur l’obstacle, si elles sont plus rapides, elles ont plus de force, elles exerceront une pression plus importante.

          La pression est un facteur très important dans le fonctionnement des avions. Pour faire s’envoler l’avion, il faut soit augmenter la pression sous celui-ci, soit la diminuer au dessus, c’est une dépression. Pour faire s’envoler un avion, on utilise ce principe: on crée une dépression au dessus des ailes en leur donnant une forme bombée, ce qui permet de “porter” l’avion. L’avion crée son propre vent (donc flux d’air) en allant très vite, la différence de pression est telle entre le dessus et le dessous de l’aile que l’air arrive à soulever l’avion au décollage. C’est le phénomène de “portance” (Il existe évidement de nombreux autres paramètres qui permettent à un avion de voler, se référer à notre article sur L’avion).

Schéma des pressions exercées par les flux d’air sur l’aile

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            L’aérodynamisme de l’avion, de la voiture ou du train, c’est donc la capacité à pénétrer dans l’air. Cette résistance à l’air peut devenir un réel handicap, tout dépend de la forme de l’objet (s’il est plus ou moins bien profilé). Si un véhicule pénètre mal dans l’air, il lui faudra beaucoup plus d’énergie pour avancer qu’un véhicule bien profilé. Et qui dit plus d’énergie dit aussi plus de pollution, donc dans une optique de réduire la pollution, ou dans l’optique d’être plus performant sur le plan vitesse pure, l’aérodynamisme des véhicules est un facteur important.

schema-turbulence

             Dans un avion, on entend souvent parler de “turbulences”, à l’arrière de l’appareil, à partir d’un certain degré d’inclinaison, les flux d’air qui glissent sur les parois prennent des directions différentes et des tourbillons se forment. Ce phénomène est, à moindre mesure, visible à l’arrière d’une voiture. Ce facteur est important, car un véhicule mal profilé sera ralentit, aspiré par les tourbillons se formants à l’arrière, car une différence de pression se forme. Cette force qui aspire un véhicule s’appelle “la trainée” (voir l’expérience sur l’Aérodynamisme).  

           Ce phénomène peut donc devenir un sérieux problème. Aujourd’hui grâce aux avancées technologiques, ce n’est pas considéré comme un “problème”, mais cela reste un frein à d’éventuelles progressions en terme de vitesse, et c’est une donnée qui reste à prendre en compte quant à l’économie d’énergie.

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Dans quels domaines les transports peuvent-ils être améliorés pour répondre à nos besoins ?

Publié le par arthuryohanlucas

          Ce site internet est dédié à une recherche de TPE faite par des élèves de 1ère scientifique. Cette recherche a été consacrée au sujet suivant: Les transports du futur. Nous avons étudié ce sujet en nous demandant dans quels domaines les transports pouvaient être améliorés pour répondre à nos besoins. 

             Avec l’avènement de l’industrialisation à la fin du XIXe siècle,  l’Homme s’est mis à se  déplacer de plus en plus, pour aller au travail, pour partir en vacances, pour faire ses courses, etc…. Ainsi, les moyens de transports sont devenus essentiels et omniprésents dans nos vies. Aujourd’hui, la population se densifie et augmente très rapidement, des changements climatiques sont observés. Les transports doivent évoluer afin de répondre aux besoins humains et limiter la pollution.

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