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Physique-Chimie 3e

Nouveau manuel de Sciences et Technologie 6e
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Mes Pages
Dossier Brevet
La Physique-Chimie au brevet
Brevetp. 17-21
Les conséquences des pluies acides
Sujet Brevetp. 22-23
L'utilisation des espèces azotées pour l'agriculture
Sujet Brevetp. 24-25
L'entretien de l'eau de la piscine
Sujet Brevetp. 26-27
Balistique sportive
Sujet Brevetp. 28-29
Les forces au waterpolo
Sujet Brevetp. 30-31
Un problème de lave-linge
Sujet Brevetp. 32-33
Vers l'avion du futur : Solar Impulse 2
Sujet Brevetp. 34-35
SOund NAvigation and Ranging (SONAR)
Sujet Brevetp. 36-37
L'effet Doppler-Fizeau
Sujet Brevetp. 38-39
Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
De l'Univers aux atomes
Ch. 2
Les ions dans notre quotidien
Ch. 3
Quand les acides et les bases réagissent
Ch. 4
La masse volumique
Thème 2 : Mouvement et interactions
Ch. 5
Vitesse et mouvement
Ch. 6
Les forces
Ch. 7
Le poids
Thème 3 : L'énergie et ses conversions
Ch. 8
La conservation de l'énergie
Ch. 9
Résistance et loi d'Ohm
Ch. 10
Puissance et énergie en électricité
Thème 4 : Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 11
Des signaux au-delà de la perception humaine
Dossier Brevet
Sujet 6 - Sujet guidé

Vers l'avion du futur : Solar Impulse 2

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Introduction
Solar Impulse est un projet d'avion solaire entrepris par les Suisses Bertrand Piccard et André Borschberg. Il vise à faire voler, sans carburant ni émission polluante pendant le vol, un avion monoplace à moteurs électriques alimentés par l'énergie solaire pour effectuer un tour du monde.
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Partie 1
Vers l'avion du futur : Solar Impulse 2

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Doc. 1
Schéma d'un circuit de charge de batterie équivalent à celui de Solar Impulse 2.

Placeholder pour Schéma électrique: circuit de charge de batterie 6V (0,4A) avec générateur, récepteur et 4 diodes.Schéma électrique: circuit de charge de batterie 6V (0,4A) avec générateur, récepteur et 4 diodes.
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Doc. 2
Solar Impulse 2.

Placeholder pour Photographie du Solar Impulse 2, avion solaire en vol. Ailes déployées, ciel bleu et nuages.Photographie du Solar Impulse 2, avion solaire en vol. Ailes déployées, ciel bleu et nuages.
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Aide à la résolution

1. Une chaine énergétique représente les transferts d'énergie. Quelle est l'énergie fournie aux cellules photovoltaïques ? Quelles sont les énergies restituées ? N'oublie pas l'effet Joule !
2. Pour savoir comment sont branchés les dipôles, il faut regarder le nombre de boucle(s). S'il n'y en a qu'une, les dipôles sont associés en série ; s'il y en a plusieurs, les dipôles sont associés en dérivation.
3. Quelles sont les lois de l'électricité dans ce type de circuit ?
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Questions
Pour faire fonctionner les quatre moteurs électriques, il faut emmagasiner de l'énergie à l'aide de panneaux solaires qui rechargent les batteries. Solar Impulse 2 possède en tout 17 248 photodiodes, également appelées des cellules photovoltaïques !

1. Fais une chaine énergétique montrant la conversion d'énergie effectuée par les panneaux solaires de l'avion.

2. Comment sont branchées les photodiodes dans le montage ?

3. Quelle est la tension délivrée par chaque photodiode ?

4. Quelle est l'intensité du courant électrique les traversant ?
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Partie 2
Le circuit de propulsion

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Doc. 3
Un des moteurs à hélice de Solar Impulse 2.

Placeholder pour Photographie gros plan d'un moteur d'avion Solar Impulse 2. Hélice blanche, détails techniques et logo Schindler visibles.Photographie gros plan d'un moteur d'avion Solar Impulse 2. Hélice blanche, détails techniques et logo Schindler visibles.
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Doc. 4
Schéma du circuit de propulsion électrique.

Placeholder pour Schéma électrique : circuit avec interrupteur, générateur 6V 0,4A et quatre moteurs.Schéma électrique : circuit avec interrupteur, générateur 6V 0,4A et quatre moteurs.
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Aide à la résolution

1. Les montages des Doc. 1 et Doc. 4 sont différents.
2. Quelles sont les lois d'électricité dans ce type de circuit ?
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Questions
Une fois chargée par les capteurs solaires, chaque batterie peut enfin délivrer le courant électrique alimentant les quatre moteurs électriques identiques à hélice de Solar Impulse 2.

1. Comment sont branchés les moteurs dans le montage ?

2. Quelle est la tension électrique aux bornes de chaque moteur ?

3. Quelle est l'intensité du courant électrique les traversant ?
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Partie 3
Énergie consommée lors d'une étape du tour du monde

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Doc. 5
Itinéraire du tour du monde de Solar Impulse 2.

Placeholder pour Carte du tour du monde de Solar Impulse 2 : itinéraire tracé sur une mappemonde.Carte du tour du monde de Solar Impulse 2 : itinéraire tracé sur une mappemonde.
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Doc. 6
Conversion ch-W.

Chacun des 4 moteurs de Solar Impulse 2 a une puissance de 17,5 chevaux (ch). 1 ch = 736 W
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Aide à la résolution

1. Fais bien attention aux unités dans cette partie.
2. La puissance totale est égale à la somme des puissances des moteurs.
3. Quelle est la relation entre l'énergie E, la puissance P et la durée de fonctionnement ?
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Questions
Le 29 mars 2015, lors de son tour du monde, Solar Impulse 2 a parcouru le trajet entre Mandalay en Birmanie (VYMD) et Chongqing en Chine (ZUCK), soit 1 450 km en 20 h 30 min.

1. Calcule la vitesse moyenne de l'avion sur ce trajet.

2. Calcule la puissance totale des moteurs de Solar Impulse 2 en kW.

3. En supposant que les moteurs aient tourné à plein régime sur tout le parcours, calcule l'énergie électrique consommée en kW.h.
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