Échasse urbaine
Objectif : simuler le comportement de l’échasse sous l’effort d’un .
Vous répondrez aux questions sur un document texte (MS Word, LibreOffice Writer ou Texte Cryptpad).
La présentation doit être claire, concise, soignée, et comporter des captures d’écran et photos pertinentes.
Présentation
Le concept d’échasses urbaines vient de l’allemand Alexander Böck, inspiré par le sprinter handisport Sud Africain Oscar Pistorius.
Le modèle commercial étudié s’appelle poweriser. Équipée d’un ressort ultra moderne, cette paire d’échasses peut permettre de sauter à plus de 2m de hauteur, 3m de longueur. Les records de vitesse avec les échasses urbaines dépassent les 40km/h !
Source : Brevet US 6 840 893 B2 du 11 janvier 2005
Matériel nécessaire
- Une échasse urbaine poweriser
- Dispositif expérimental
- Mètre ruban
- Masses ou Dynamomètre
Ressources nécessaires
Application Geogebra « Échasse »- Résoudre un problème de Statique avec GeoGebra
Le modèle numérique d’une échasse
Modélisation cinématique d’une échasse
Le modèle cinématique choisi pour le mécanisme de l’échasse est le suivant :
Au point \(C\), coïncident 2 liaisons :
- Llr-l : sphère-plan de normale \((C,\vec n)\), avec \(\vec n\) direction normale à la lame au point de contact
- Ls-l : pivot d’axe \((C,\vec z)\)
En réalité, au niveau du point \(C\), il y a une autre pièce, appelée Guide-lame :
Pour que le modèle soit valide, les caractéristiques mécaniques des pièces doivent être connues. Or la lame est faite dans un matériau particulier (composite avec fibres de verre), dont le module d’élasticité n’est pas connu précisément.
La démarche proposée consiste à déterminer expérimentalement le comportement de la lame dans le mécanisme, et de comparer avec son comportement hors du mécanisme.
Étude expérimentale
L’objectif est de déterminer, en fonction de l’action du riser sur le repose-pieds :
- la hauteur de l’échasse (distance sol/repose-pieds)
- la flèche (variation de longueur) de la lame
Préparation de la feuille de calcul
Ouvrir un logiciel de tableur (MS Excel, LibreOffice Calc …)
Créer 3 colonnes (avec des en-têtes) pour recevoir les données mesurées :
- force [N]
- hauteur échasse [mm]
- longueur lame [mm]
Rajouter une colonne pour faire apparaître la flèche (en [mm]) de la lame seule. Y mettre la formule nécessaire au calcul.
Créer un graphique de type « Nuage de points » (MS Excel) ou « graph XY (LibreOffice Calc)
Réalisation des mesures
Toutes les données mesurées doivent être relevées directement dans la feuille de calcul préalablement préparée.
Mettre en place le protocole expérimental décrit ci-dessous :
Le comportement de la lame seule (démontée du reste du mécanisme) a été mesuré sous la forme de la relation entre sa flèche et l’effort de compression :
Étude statique avec Geogebra
Pour cette partie la rédaction doit comporter des schémas cinématiques où figurent les forces (1 schéma par système matériel isolé).
Dans le cas des systèmes soumis à 3 forces, la résolution sera faite avec l’Application Geogebra « Échasse »
Les poids des pièces de l’échasse sont négligés.
Isolement du Levier
Isolement du Repose-pieds
On suppose que le exerce un effort de 1000N, verticalement, sur le repose-pied.
Appeler le professeur
Isolement de la Lame ressort
Appeler le professeur
Imprimer le document réponseApplication Geogebra
Bonjour,
Concernant l’étude de la lame sous géogebra, le schéma proposé est t’il dessiné avec la lame déformé sous le poids du riser ? Auquel cas, cela changerait la position angulaire du levier et donc le triangle BGC.
Je suppose que le point P, d’application du poids du riser sur le repose pied, est à la verticale du point B ou J. Avec l’hypothèse qu’il n’y a pas d’effort de la cheville sur la sangle.
Qu’en pensez vous ?
Bonjour
En effet, la lame n’est pas déformée sur le dessin proposé, ou très peu. Idéalement, il faudrait faire plusieurs études avec plusieurs déformations.
Quant au poids du riser, son point d’application n’est pas parfaitement défini : il peut s’appliquer à l’avant ou à l’arrière du repose pieds selon comment le riser prend son appui.
Et si on tient compte de l’action sur la sangle, alors on ne peut tout simplement plus résoudre avec l’appli Geobegra puisque l’action du riser sur le marche pieds ne serait pas une force.
CF