Classe découverte

Les secrets du Paradisaea - Vol Thermoélectrique - Collège de La Barousse

Aérodynamisme - Energie Solaire - Expériences
14 janvier, par Jérome MATHEY, Thomas MICHEL
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11 élèves d’un collège ont participé au projet Paradisaea. Ils ont travaillé sur le thème de l’énergie solaire et des caractéristiques de vol d’un avion.

 Lundi 14 janvier

Nous avons fabriqué des petits avions avec un polystyrène spécial nommé Dépron (Polystyrène extrudé). On a découpé les ailes et la queue. Chaque groupe faisait la forme d’aile qu’il souhaitait. Il fallait ensuite les poncer pour donner la forme bombée de l’aile. C’est grâce à cette forme que l’on peut améliorer les caractéristiques de vol d’un avion.

Premiers prototypes

L’après-midi on a testé les avions en intérieur. Ils volaient tous très bien. Ceux qui avaient des ailes longues volaient à plus petite vitesse. Avec une aile courte l’avion devait aller plus vite pour voler. Pour faire tourner l’avion on a rajouté une dérive. Ensuite le test en extérieur était plus délicat, car il y avait beaucoup de vent. La conclusion est que lorsqu’il y a beaucoup de vent, les avions qui sont petits, légers et avec des ailes longues sont déstabilisés ; ceux qui sont plus lourds et avec des ailes plus courtes volaient mieux.

En tout cas, pour qu’un avion vole, il faut qu’il soit bien équilibré avec le centre de gravité sous l’aile et il faut bien choisir la forme de l’aile.

En fin d’après midi nous avons découvert la thermoélectricité. On a fait passer du courant dans un objet plat que l’on appelle « module Peltier » ou « module thermoélectrique » ou encore « Seebeck » . Une face du module s’est réchauffée et l’autre s’est refroidie. Ce phénomène s’appelle l’effet Peltier (du nom de son découvreur).

Effet Peltier

Le phénomène est réversible et se nomme l’effet Seebeck (là encore, du nom de son découvreur). Dans ce cas, il faut chauffer un coté du module et refroidir l’autre. La différence de température obtenue crée un courant électrique. Avec de l’eau Eau
Eaux L’eau est un concept très largement abordé au sein des stages Objectif Sciences, que ça soit sous la forme de Vacances Scientifiques ou de Classes Sciences pour les établissements scolaires, et ce dans tous les pays où l’association est présente (Polynésie, France, Québec...). bouillante et de la glace cela fait assez d’électricité pour faire tourner un petit moteur. On a mesuré et cela faisait 0.83 volts pour une différence de 90 degrés.

Rencontre avec la Thermoelectricité

Le problème est que si un côté est trop chaud, il a tendance à réchauffer l’autre. Ainsi la différence de température diminue et le courant aussi. C’est pareil, si un côté est trop froid, il peut refroidir l’autre. Pour produire de l’électricité il faut donc chauffer un coté, mais aussi bien refroidir l’autre.

 Mardi 15 janvier

Sur la base du même fuselage et afin de comparer les performances de différentes ailes, nous avons construit 3 avions différents. Chaque groupe a fait des ailes qui ont la même surface, mais pas la même longueur. On utilise toujours du Dépron pour les ailes et la queue et du balsa pour le fuselage. On a rajouté une dérive et une profondeur. La profondeur sert à faire monter ou descendre le nez de l’avion.

Etude comparative d’ailes

Le test en extérieur s’est effectué l’après-midi. Les conditions étaient encore une fois difficiles avec beaucoup de vent. On a marché dans la montagne pour trouver le coin le plus adapté. L’avion avec l’aile la plus longue ne semblait pas adapté au vol avec grand vent. L’avion avec l’aile un peu moins longue s’est bien comporté. On a lancé ensuite les avions en intérieur et cela marchait beaucoup mieux pour tous les avions. Celui qui avait l’aile la plus courte devait se déplacer vite pour voler. Avec l’aile très longue il s’est avéré que c’était plus compliqué à régler.

 Mercredi 16 Janvier

Visite à Lemptegy, découverte des Volcans d’Auvergne et de leur histoire par une guide spécialiste.

 Jeudi 17 Janvier

C’est la journée du projet. Nous avons fait une réunion tous ensemble pour décider des objectifs et de l’organisation du projet. Le projet de PARADISAEA et de construire et faire voler un avion solaire. Pour capter le soleil des éléments Seebeck seront utilisés. Cet avion devra être un avion capable de porter du poids car il y aura des batteries. A partir de ce constat, on a décidé de travailler sur le Seebeck et les cellules photovoltaïques le matin. Et l’après midi, sur l’aile volante.

Tests sur les modules Seebeck

On soude les modules Photovoltaïques

Effet de Serre

Alors, on a testé les modules Seebeck et les cellules photovoltaïques. Cette fois, on essaye de faire de l’électricité avec de la lumière. Les Seebeck sont peints en noir pour qu’ils captent le plus d’énergie possible et pour garder la chaleur, on utilise un film plastique pour faire un effet de serre. Avec la lumière produite par une lampe nous obtenons 0.22 volts. Si on le refroidit de l’autre coté avec un ventilateur, on obtient 0.32 Volts. Une cellule photovoltaïque avec la même lumière produit 4.7 volts. En mettant en série deux cellules, on obtient environ dix volts. En mettant en parallèle cela fait toujours 4.7 volts. On a mis aussi deux Seebeck en série avec de l’eau Eau
Eaux L’eau est un concept très largement abordé au sein des stages Objectif Sciences, que ça soit sous la forme de Vacances Scientifiques ou de Classes Sciences pour les établissements scolaires, et ce dans tous les pays où l’association est présente (Polynésie, France, Québec...). froide et bouillante. Le moteur tourne plus vite. L’après midi on a fabriqué deux ailes volantes qui se nomment Ixir. Les ailes sont bien adaptées à ce que l’on veut, car elles peuvent porter beaucoup de poids avec une faible vitesse. Ainsi on peut utiliser un moteur de faible puissance. Thomas l’animateur a monté l’équipement radio-commandé pour pouvoir piloter l’aile avec une radio-commande. Le but et de regarder leur comportement en vol le lendemain.

 Vendredi 17 Janvier

Le matin on a fait voler une aile. Tout le monde a piloté l’aile. Elle a bien volé en allant même jusqu’au bout du champ.

Pilotage de l’aile Ixir

Comprtement en vol de l’Aile

Le Paradisaea, une Aile volante ?

Ensuite on a préparé la retransmission. La retransmission s’est faite en fin d’après-midi sous forme de conférence. Chaque groupe présentant le travail effectué la semaine, avec les résultats et les conclusions.

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