Machine à vapeur – simulation, animation interactive

Comme son nom l’indique, la machine à vapeur exploite la force motrice de la vapeur d’eau portée à haute pression. C’est une technologie qui convertit l’énergie thermique (chaleur) en énergie mécanique (travail).

La chaudière chauffe l’eau pour la transformer en vapeur. La pression générée est ensuite utilisée pour pousser un piston à l’intérieur d’un cylindre. Le piston est accroché à une bielle qui permet de transformer le mouvement de translation en mouvement de rotation.

L’animation ci-dessus représente la machine à vapeur de l’écossais James Watt. Elle comporte de nombreuses améliorations par rapport aux machines de ses prédécesseurs (Somerset, Papin, Savery, Newcomen). Il invente en 1782 le principe d’une machine à double effet (ou double action) dans laquelle un tiroir glissant distribue la pression pour que le piston soit entraîné à l’aller comme au retour.

Le régulateur à boule est une autre innovation apportée par James Watt (1788). Il permet de maintenir une vitesse quasiment constante malgré les fluctuations de la pression disponible.

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Quiz Énergies – simulation, animation interactive

Testez et évaluez vos connaissances en répondant aux questions en un minimum de temps et d’erreurs. L’évaluation obtenue en fin de test tient compte à la fois du temps réalisé et du nombre de tentatives pour parvenir à finaliser le test.

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Moteur à explosion #2 – simulation, animation interactive

Le moteur à 4 temps est un moteur à explosion (à combustion interne ou thermique) utilisé pour la propulsion de nombreux véhicules de transport. Il nécessite la succession de quatre phases:

  1. l’admission du mélange air/carburant.
  2. compression par remontée d’un piston.
  3. allumage par une bougie qui produit la combustion. C’est la source d’énergie.
  4. échappement des gaz brûlés.

Et le cycle recommence.

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Moteur 4 temps – simulation, animation interactive

Le moteur à 4 temps est un moteur à explosion (à combustion interne ou thermique) utilisé pour la propulsion de nombreux véhicules de transport. Il nécessite la succession de quatre phases : l’admission du mélange air/carburant, sa compression par remontée d’un piston, l’allumage par une bougie qui produit la combustion source d’énergie, puis l’échappement des gaz brûlés. Et le cycle recommence.

Cliquer sur pour avancer à l’étape suivante.

Source : Moteur 4 temps – simulation, animation interactive – eduMedia

Énergies et moyens de transport – simulation, animation interactive

Pour se déplacer, seul ou à plusieurs, avec ou sans marchandise, il faut consommer de l’énergie. Cette énergie va être transformée en force motrice pour nous faire avancer ou pour faire avancer le véhicule qui nous transporte.

Les combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) sont les sources d’énergie les plus utilisées dans les transports malgré les polluants rejetés lors de la combustion.

Remarque: Tous les cas ne sont pas représentés. De plus, certains véhicules combinent plusieurs sources d’énergie comme le vélo électrique (le conducteur doit pédaler), la voiture électrique (parfois équipée d’un moteur thermique), ou le planeur et la montgolfière qui nécessitent une source d’énergie initiale avant de fonctionner avec la force du vent.

Faire glisser une source d’énergie et un type de moyen de transport au centre de l’écran pour découvrir la correspondance. Il y a 24 correspondances à trouver.

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Objectif Bac 2021 Toutes les matières Term STI2D

Conservation de l’énergie – simulation, animation interactive

L’énergie totale Em=Ec+Ep de la masse reste constante. Elle se répartit entre énergie potentielle et énergie cinétique en accord avec les lois de conservation de l’énergie.

Cliquer puis faire glisser la masse en mouvement pour fixer de nouvelles conditions initiales.

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Conservation de l’énergie #2 – simulation, animation interactive

Les forces de frottement étant négligées, l’énergie totale du boulet de canon se conserve. Au cours du mouvement, le boulet commence par augmenter son énergie potentielle (Ep) en diminuant d’autant son énergie cinétique (Ec). Une fois le sommet atteint, l’énergie potentielle emmagasinée est restituée sous forme d’énergie cinétique.

La vitesse du boulet diminue puis augmente en conséquence pour vérifier en tout temps : Ec + Ep = Cte.

Cliquer puis faire pivoter le canon pour modifier l’angle de tir.

Fixer la vitesse d’éjection à l’aide du slider.

Cliquer sur les boulets pour afficher les énergies en ce point.

Cliquer sur pour tirer et pour stopper le mouvement.

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Du nouveau dans le stockage de l’énergie

Les batteries et les accumulateurs des voitures électriques sont majoritairement produits en Asie et, au mieux, assemblés en Europe. Mais cela pourrait changer. Outre-Rhin, on conçoit déjà les batteries du futur tout en développant de nouveaux moyens de production.

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À terme, on envisage d’extraire et de recycler sur place du lithium, une des matières premières indispensables au fonctionnement des batteries. Visite à l’Institut des procédés industriels de l’université technique de Brunswick.

Source : Xenius | ARTE


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Pour aller plus loin