Constructeurs de l'extrême : essais de véhicules Lego sur un plan incliné et mesures de vitesse

A/ Testons la capacité de nos voitures Lego à grimper une côte. Pour cela, installons sur la table une planche dont nous soulevons une extrémité à l’aide d’une cale.

      

En déplaçant la cale, on peut ajuster son inclinaison. La planche est garnie de liège, ce qui favorise l’adhérence des pneus en caoutchouc de nos véhicules. La planche mesure 60 cm de longueur. Si nous soulevons son extrémité de 15 cm, l’élévation sera de 15 cm pour 60 cm parcourus. Or 15 sur 60 = 1 x 15 sur 4 x 15 = 1 sur 4 ou 25% . On dit que la pente est de 25 % de la distance parcourue.*

Au cours des essais, nous avançons peu à peu la cale pour augmenter la pente ; nous mesurons la hauteur obtenue et calculons le pourcentage de la côte

Le véhicule de Nina, Léna, Fanny, Clémence et Marie a gravi facilement des côtes de 25%, 33% et 40%.    A 50% les roues patinaient : il faudrait plus de poids sur l’arrière pour augmenter l’adhérence.

Le “dragster” de Luca, Alexis et Nans a gravi des pentes jusqu’à 60% car il possède des pneus plus adaptés et une bonne démultiplication:

*Hum, je me suis trompé... le pourcentage d'une pente ne se calcule pas comme cela. On va y revenir à la rentrée, on en profitera pour affiner les mesures et le dispositif.

Amélioration et pesée des véhicules Légo

Pour améliorer les performances de leur véhicule, Nina, Fanny, Clémence, Léna, et Marie vont déplacer le moteur vers l’arrière pour mieux répartir les charges. Mais ceci n ’a pas été suffisant. Elle ont alors pesé les deux voitures afin de comparer :

           

B - Après les tests en côte, voici les chronométrages et les mesures de vitesse

Pour calculer la vitesse d'un véhicule, il faut connaître la distance parcourue et la durée du trajet. Nous avons donc besoin d'un mètre à ruban et d'un chronomètre. :

Méthode A : On fait rouler la voiture sur une distance connue et l'on mesure le temps qu'elle met. On calcule alors le rapport distance parcourue/temps mis .

Méthode B : On fait rouler la voiture pendant un certain temps et l'on mesure la distance parcourue.

1/ Chronométrage manuel:

Ces valeurs sont assez proches les unes des autres. Nous pouvons considérer que la vitesse moyenne de la voiture est de 0,35 m/s ou 35 cm/s.

La seconde méthode a donné 3,56 m en 10 s, soit 0,356 m/s ou 35,6 cm/s.

Voir la vidéo du chronométrage:

2 / L'enregistrement vidéo de la course du véhicule nous permet d'affiner nos mesures, car le temps est affiché au centième de seconde près. Il y a 30 images par seconde, et chacune correspond à un instant de la course. En visionnant le film au ralenti, on note les instants précis où la voiture passe devant les repères placés tous les mètres:

     

      

repère de distance parcourue	0 m	1 m	2 m	3m	4 m	5 m
temps affiché (instant)	1,41 s	4,25 s	7,09 s	9,93 s	12,76 s	15,59 s
durée entre les deux instants consécutifs		2,84 s	2,84 s	2,84 s	2,83 s	2,83 s
Vitesse calculée   =   Distance / Temps	0,352    m/s				0,353 m/s

Nous remarquons que la voiture Lego met le même temps ( à 1 centième de seconde près ) pour parcourir 1 mètre : 2,84 ou 2,83 s. Sa vitesse est donc égale à 1/2,84 = 0,3521... soit 0,35 m/s ou 35 cm/s.

Test de vitesse de la Porsche 911 Tonka à friction:

Voir la vidéo

6,37 s   (6 secondes et 37 centièmes)	7,28 s   (7 secondes et 28 centièmes)	8,29 s   (6 secondes et 29 centièmes)

     Calculs de vitesse en cours de saisie

 

Qu'est-ce qui propulse nos voitures Lego ?

Voici quelques images du moteur Lego partiellement démonté quand il a fallu ressouder les fils :