======Chute d'une tartine====== ===== Informations générales ===== **Membres de l'équipe:** {{ :wiki:projets:3p024:1819:fig-meca-solide-ex-x-5.jpg?400|}} Ganesaratnam Vinuyan ()\\ Dang Nguyen ()\\ Georgii Shmakov ()\\ Jean Thibaut ()\\ Andréas Tokgozoglu ()\\ Roméo Veillet ()\\ **Référent:** Brice Bakkali () **Responsable de l'UE**: Vincent Dupuis () ===== Description du projet ===== ==== Problématique ==== Pourquoi les tartines tombent-elles "toujours" du côté du beurre ? ==== Objectifs ==== Nous souhaitons modéliser ce problème, réaliser un montage permettant de faire des mesures et étudier l'évolution de paramètres physiques durant la chute en fonction des paramètres initiaux: -hauteur -épaisseur table -dimensions/masse tartine -distance au bord de la table -vitesse initiale ===== Matériels ===== Ordinateur Tartine modélisée en 3D Planche de bois Niveau à bulle Caméra Panasonic (30 fps) Samsung Galaxy S8 (120 fps) 4 barres métalliques de 3m de hauteur 6 Barres métalliques de 50cm pour stabiliser l'échafaudage équerres Clous ===== Diagramme de Gantt ===== {{:wiki:projets:3p024:1819:gantt_projet_2.png|}} ===== Journal de bord ===== >Semaine du 21/01 **__21/01/2019__** : (tous - 1h) - Propositions de sujets et organisation de la communication entre les membres via Discord. **__24/01/2019__** : (tous - 2h) - Détermination du sujet. >Semaine du 28/01 **__31/01/2019__** : (tous - 3h30) Prise de notes (effectuée par Georgii). Réflexion sur le montage expérimental à réaliser : - discussion avec le technicien sur les matériaux à disposition, la réalisation du montage…, - caméra pour acquisition des données, - hauteur de la table et de la chute (50 cm à 2m ?), - comment faire tomber la tartine de la table (ressort ?), - dimension et masse tartine. Questionnement sur le diagramme de Gantt et le rôle de chacun, qui reste à définir. {{ :wiki:projets:3p024:1819:modelisation_tartine.png?600|}} Décision de modéliser la tartine afin de l’imprimer à la rencontre suivante **__01/02/2019__** : (Vinuyan - 15min) - Modélisation de la tartine à l'aide du logiciel OpenScad avec 3 modèles pleins: 8x8x0.5 cm3 ; 10x10x1 cm3 ; 12x12x2 cm3 et conversion du fichier en STL **__02/02/2019__** : (Jean - 1 heure) - Début de rédaction du wiki et mise en place sur moodle. - Demande de rendez-vous avec M.Bakkali >Semaine du 04/02 **__07/02/2019__** : (tous - 3h) {{ :wiki:projets:3p024:1819:tartine_1_et_2.png?600|}} - Discussion avec le tuteur - Mise en place sous-groupes : Jean et Andréas ont travaillé sur le modèle théorique, Vinuyan et Dang sur la modélisation et l'impression 3D des Tartines, Roméo et Georgii sur le montage expérimental et les dimensions du matériel. - Calcul moments d'inertie des tartines - Travail pour obtenir système d'équations permettant de décrire le mouvement de la tartine lorsqu'elle est en contact avec le bord de la table. - Changement de dimension pour la 3ème tartine: 11x11x2 cm3 - Impression de la 1ère tartine (avec le support) : échec... (décollation du support = tartine pas droit) - Prévision technicien pour résoudre le problème >Semaine du 11/02 **__13/02/2019__** : (Vinuyan - 1h) - Rencontre avec le technicien: le problème vient du calibrage de l'imprimante 3D - Impression de la 1ère tartine (8x8x0.5 cm3) - Impression de la 2ème tartine: échec... (l'appareil s'est déréglé) **__14/02/2019__** : (Jean, Andréas et Georgii: 3h) - Mise au point liste matériaux nécéssaires au montage expérimental. - Récupération des matériaux déjà disponibles avec un technicien. - Diagramme de Gantt (Georgii et Jean) A faire : contacter par mail le technicien, monsieur Ferreira, pour lui préciser les caractéristiques du ressort souhaité. **__16/02/2019__** : (Jean - 15min) - Mail envoyé au technicien, Monsieur Ferreira, pour demande matériel (4 ressorts) >Semaine du 18/02 **__20/02/2019__** : (Jean, Georgii, Dang, Vinuyan et Roméo - 2h) Mise à jour partie théorique. Essais lancement tartine à partir du bord de la table, sans vitesse initiale : * 1ère série de tentatives (42 lancers) ; hauteur table 86 cm, avec un cahier ouvert placé au sol pour amortir la chute de la tartine (pb cahier ouvert donc pas plat) : environ 69% chutes côté "beurré". * 2ème série de tentatives (50 lancers) ; hauteur table 86cm avec cahier fermé au sol : 98% chutes côté "beurré". Observation qualitative : la vitesse de rotation de la tartine semble dépendre du temps de contact avec le bord de la table. **__24/02/2019__** : (Jean) - Relance monsieur Ferreira par mail concernant éventuelle commande ressorts. >Semaine du 25/02 **__28/02/2019__** : (Jean, Dang, Andréas, Georgii - 1h30). - Entretien avec M. Ferreira et confirmation de la commande des ressorts, qui devrait arriver sous 2 jours. - Utilisation webcam confirmée pour filmer la chute de la tartine. - Intervalles de valeurs des différents paramètres à tester (non définitif) : hauteur table [0.5,2]m ; épaisseur table [0.5,15]cm ; vitesse initiale tartine [0,10]m/s. - Décision répartition en 2 groupes pour tester les différentes hauteurs de la table : 1er groupe pour [0.5,1.25]m et 2ème groupe [1.25,2]m. - Montage expérimental prévu **jeudi 7 mars à 13h30**.(Message laissé sur Discord). >Semaine du 04/03 **__05/03/2019__** : (Jean) M.Ferreira a bien reçu les ressorts. On pourra les récupérer jeudi auprès de ses collègues. **__07/03/2019__** : (Jean, Georgii, Vinuyan, Dang - 2h30) - Récupération des ressorts, des barres métalliques et une planche de bois auprès des techniciens - Début de réalisation de l’échafaudage (pas pu faire entièrement car manque de vis - à demander au technicien la fois prochaine) >Semaine du 11/03 **__12/03/2019__** : Rendez-vous convenu demain mercredi 13/03 à 9 heures pour suite montage. **__13/03/2019__** : (Jean, Vinuyan, Andreas, Dang, Roméo - 4h) Impression de la 2ème tartine (10x10x1 cm3) après calibrage. - Découpe des planches de bois à la scie sauteuse. - Récupération des clous (pour fixer les planches de bois au support). - Fixation des plaques de guidage sur la planche servant de table. - Tentative de fixation des ressorts : ils ont tendance à se plier lors d'une compression forte et à dévier de l'axe. D'où une solution à trouver (si on les garde, comment les fixer efficacement? /si on ne les garde pas, comment lancer la tartine?). >Semaine du 18/03 **__21/03/2019__** : (Jean, Georgii, Roméo, Dang - 3h30) - découpe bois pour éléments montage. - Problèmes (confirmés par mail M. Bakkali!) : grand retard sur le montage de la plateforme, pas assez de temps consacré (on répète ce qui a déjà été dit mais pas suivi : on n'avance pas assez vite si on ne se répartit pas en plusieurs groupes par semaine). D'où mise au point sur Discord et organisation des groupes suivants pour la semaine prochaine suivant les disponibilités données : mercredi 27/03 Roméo, Georgii, Dang ; jeudi 28/03 : Jean, Georgii, Roméo, Vinuyan ; vendredi 29/03 : Jean, Andréas, Vinuyan, Dang. Georgii, Jean et Vinuyan ont confirmé...attente accords des autres. >Semaine du 25/03 **__27/03/2019__** : (Georgii, Roméo, Dang- 2H00) Assemblage lanceur tartines (voir annexe) {{ :wiki:projets:3p024:1819:dsc_0281.jpg?200|}}{{ :wiki:projets:3p024:1819:img_0327.jpg?200|}}{{ :wiki:projets:3p024:1819:img_0359.jpg?200|}} **__28/03/2019__** : (Jean, Vinuyan, Georgii, Roméo- 3H30 puis Dang 2h30) - Montage de l'échaffaudage (voir annexe) - Amélioration de la planche de lancement de la tartine (clous pour tenir en place). - Vidéos prises (30 fps) de lancements de la tartine pour une hauteur de 50cm et 3 vitesses différentes. - Voir quel matériau/objet disposer pour la réception de la tartine. **__29/03/2019__** : (Andréas 3h00, Vinuyan 2h00, Jean 1h00) - Tests/modification hauteur échaffaudage et préparation montage pour semaine suivante. >Semaine du 01/04 **__02/04/2019__** : (Jean, Vinuyan- 2h00) - Travail sur différents logiciels de traitement vidéo pour faire du pointage (//Kinovea//, //Windows Movie Maker//, //Regressi// et //PyMecavideo//. Choix de //PyMecavideo//. **__04/04/2019__** : (Georgii et Roméo - 3h, Vinuyan - 4h) {{ :wiki:projets:3p024:1819:pointage_ima.png?200|}} - Prise de vidéos (Galaxy S8) avec ralenti x8 (240 images par seconde) pour h=123 cm avec différents vitesses initiales de propulsion de la tartine , pointage sur PyMecavideo et traitement sur excel (position en fonction du temps) **__05/04/2019__** : (Jean, Andréas et Georgii - 2h ) - Calcul de la vitesse angulaire de la tartine avec excel - Décision de refaire des vidéos mais avec ralenti x4 (120 images par seconde) >Semaine du 08/04 **__09/04/2019__** : (Jean, Roméo, Vinuyan et Georgii - 4h, Andreas - 1h, Dang - 2h) - Prise de vidéos avec ralenti x4 pour h= 71cm, h=123 cm, h= 171cm, h=221cm avec différents vitesses initiales de propulsion de la tartine >Semaine du 22/04 au 06/05 Pointage vidéo sur Pymecavidéo: - pointage de h=71cm (v=0, v1, v2) fait par Vinuyan - pointage de h=121cm (v=0, v1, v2) fait par Georgii - pointage de h=171cm (v=0, v1, v2) fait par Dang et Vinuyan - pointage de h=221cm (v=0, v1, v2) fait par Vinuyan - pointage de h=71cm , 121cm, 171cm, 221cm (v3) fait par Roméo {{ :wiki:projets:3p024:1819:positions.png?400|}} Calcul de l'équation de chute de la tartine: trajectoire parabolique de la tartine lancée avec une vitesse initiale à n'importe quelle hauteur - Équation de type ax²+bx+c avec a=g/2 (g: accélération de la pesanteur), b= vitesse initiale, c= hauteur Calcul de la vitesse angulaire de rotation de la tartine: fonction affine (angle en fonction du temps) lorsque la tartine est lancée à une petite hauteur et/ou avec une petite vitesse initiale - vitesse angulaire constante tout au long de la chute - on peut négliger l'effet du frottement de l'air Cas des grandes hauteurs et/ou avec une petite vitesse initiale: les points de nos données ne sont plus linéaires au bout d'un certain temps - vitesse angulaire n'est plus constante à un temps t de la chute - frottement de l'air __non__ négligeable Cas des grandes hauteurs et avec une grande vitesse initiale (v3): inversion de la rotation de la tartine au bout d'un certain temps due aux pressions plus importantes exercées sur une partie de la tartine (voir annexe) - vitesse angulaire nulle et à un temps t et ensuite diminue - frottement de l'air __non__ négligeable **PS: les premiers points ne sont pas pris pour le fit car la tartine n'a pas entièrement décollé de la table ** {{:wiki:projets:3p024:1819:h71v1.png?400|}} {{:wiki:projets:3p024:1819:h221v1.png?400|}} {{:wiki:projets:3p024:1819:h171v3.png?400|}} Rédaction du rapport en Latex (Jean) Rédaction du PowerPoint (Jean) >Semaine du 13/05 **__14/05/2019__** : (Georgii, Roméo, Dang, Jean, Vinuyan- 2H00) Rencontre avec M.Bakkali à l'ENS: - Entrainement pour la présentation orale - Correction pour le rapport écrit et de la présentation **__19/05/2019__** : - Finalisation du rapport (Roméo) - Finalisation du PowerPoint (Jean) >Semaine du 20/05 **__20/05/2019__** : - Mise à jour du diagramme de Gantt (Georgii et Jean) - Mise à jour wiki (Vinuyan) ===== Annexes ===== >Schémas du montage expérimental {{:wiki:projets:3p024:1819:echafaudage.png?400|}}{{:wiki:projets:3p024:1819:systeme_propulsion.png?600|}} >Présentation et analyse des résultats expérimentaux {{:wiki:projets:3p024:1819:h171v0.png?400|}}{{:wiki:projets:3p024:1819:h71v2.png?400 |}}{{ :wiki:projets:3p024:1819:h_171_v3_grosses_incertitudes.png?400|}} {{:wiki:projets:3p024:1819:bon_schema_chute_tartine.odg_openoffice_draw.jpg?400|}}{{ :wiki:projets:3p024:1819:schema_air_tartine_forces2.png?400|}} ===== Bibliographie ===== • Hecht, Eugene, 2006, Physique 1. Mécanique. 1ère édition. De Boeck, 598 pages. • Tumbling Toast, Murphy’s Law and the fundamental constants Euro J Phys 16(4) 172 (1995) • http://www.sujetsetcorriges.fr/dl/MinesPonts/Physique/PSI/sec-minesponts-1999-phy1-PSI.pdf • http://gensdelalune.free.fr/mp/Travaux%20diriges%20de%20physique-chimie/TD28%20chute%20d%20une%20tartine%20beurree.pdf • http://gerald.philippe.free.fr/files/2007/ChuteTartine%20ReductionNiO%20DiffusionBarre.pdf • https://www.futura-sciences.com/sante/dossiers/medecine-incroyables-ig-nobel-687/page/5/ • http://olivier.granier.free.fr/Seq04/co/ex-X-5-meca-solide.html • http://www.physagreg.fr/mecanique-11-chute-libre.php