DS de SPCL - systèmes et procédés année scolaire T le STL

of 6
13 views
PDF
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Document Description
DS de SPCL - systèmes et procédés année scolaire T le STL Exercice I Système de régulation d'un cœur artificiel Des recherches actuelles portent sur la mise au point d un cœur artificiel parfaitement
Document Share
Document Transcript
DS de SPCL - systèmes et procédés année scolaire T le STL Exercice I Système de régulation d'un cœur artificiel Des recherches actuelles portent sur la mise au point d un cœur artificiel parfaitement autonome. Dans un cœur artificiel, on adapte le débit sanguin à l actiité du sujet (débit oulu). En cas d effort, le débit sanguin oulu augmente ; les artères se dilatent (leur diamètre augmente) prooquant une pression plus importante dans le entricule droit que dans le entricule gauche. Une différence de pression est mesurée et transmise au régulateur qui conduit à une augmentation du débit sanguin. En s appuyant sur le texte introductif ci-dessus, identifier parmi les mots soulignés du schéma fonctionnel cidessous, la consigne, la grandeur réglée, la grandeur perturbatrice et la grandeur mesurée. Les réponses seront notées sur le document-réponse. Diamètre des artères Débit sanguin oulu selon l'effort Débit sanguin Différence de pression Exercice II Utilisation du pilote automatique Un naigateur décide d'entreprendre la traersée de l Atlantique en solitaire à bord d un bateau à oiles. Au cours de cette aenture, il a besoin de connaître aec précision sa position. Pour cela, le bateau est équipé d un récepteur GPS (Global Positioning System). Le naigateur est aussi amené à utiliser un pilote automatique pour pouoir se reposer Lorsque le naigateur actie le pilote automatique, le bateau peut être considéré comme un système régulé, dont le principe simplifié est décrit dans le document 1. Cet exercice a pour objectif la érification du bon fonctionnement du capteur d angle et l éaluation des performances du pilote automatique. 1. érification du capteur d'angle Le naigateur troue que son pilote n'est plus aussi efficace qu'auparaant. Il pense que le capteur-transmetteur d'angle est déréglé. Pour érifier son hypothèse il mesure l intensité du signal fourni par le capteurtransmetteur. Cette intensité a pour aleur I = 18,0 ma lorsque l angle α aut 10. À l aide du document, répondre à la question suiante. Indiquer si les soupçons du naigateur sont justifiés. Expliquer le raisonnement.. Éaluation des performances du pilote automatique À l aide du document 3 et du document réponse, répondre aux questions suiantes..1. Déterminer graphiquement le temps de réponse à 5 % du système. Joindre à la copie le document réponse complété... Commenter ce résultat en comparant les performances du pilote automatique à celles d un naigateur moyennement expérimenté. DS de SPCL - systèmes et procédés année scolaire T le STL Document 1 : Le pilote automatique Document : Captage de la position de la barre Document 3 : Performances du pilote automatique DS de SPCL - systèmes et procédés année scolaire T le STL Exercice III Choix d'une pompe Un agriculteur dispose d'un champ en pente au pied duquel se troue un grand bassin de retenue d'eau. Il souhaite pouoir remplir une réseré d'eau de olume = 000 L située 3 m plus haut. Pour cela il ous demande de déterminer la puissance de la pompe qu'il doit acheter. altitude 138 m Le schéma n'est pas à l'échelle résere d'eau B tuyau C pompe 115 m A grand bassin de retenue d'eau Données supplémentaires : - le grand bassin de retenue d'eau et la résere d'eau sont ouerts à l'air libre ; - on suppose que le nieau d'eau dans le grand bassin de retenue d'eau est constant ; - le tuyau a un diamètre de 5,0 cm ; - l'eau est considérée comme un fluide parfait et incompressible de masse ; - l'eau a une masse olumique de 1,00 kg.l -1 ; - la pression atmosphérique aut 1, Pa ; - le champ de pesanteur aut g = 10 N.kg -1 ; - le débit olumique est q S aec S la section de la canalisation et la itesse du fluide (en unités SI) ; - la puissance hydraulique est P q Δp aec q le débit olumique et Δp tot la ariation de charge (en unités SI). tot 1. Le pépiniériste souhaite que sa résere d'eau soit remplie en 60 min. Déterminer le débit de l'eau.. Montrer que la itesse de l'eau aut 0,8 m/s. 3. En justifiant la réponse, comparer la itesse de l'eau à la sortie de la pompe et à la sortie du tuyau. 4. En appliquant le théorème de Bernoulli entre la sortie de la pompe et la sortie du tuyau, montrer que la pression à la sortie de la pompe aut 3, Pa. 5. ue la position de la pompe, à l'entrée de cette pompe la pression de l'eau aut 1, Pa, son altitude aut 115 m et sa itesse est la même qu'à la sortie de la pompe. Montrer que la ariation de charge lors du passage de la pompe aut, Pa. 6. Déterminer alors la puissance hydraulique de la pompe nécessaire. 7. En supposant que le rendement de la pompe aut 80 %, en déduire la puissance électrique de la pompe nécessaire. DS de SPCL - systèmes et procédés année scolaire T le STL Document réponse de l'exercice I : Débit sanguin oulu selon l'effort : Différence de pression : Diamètre des artères : Débit sanguin : Document réponse de l'exercice II : DS de SPCL - systèmes et procédés année scolaire T le STL Exercice I Système de régulation d'un cœur artificiel Débit sanguin oulu selon l'effort : consigne Différence de pression : grandeur mesurée Diamètre des artères : grandeur perturbatrice Débit sanguin : grandeur réglée Exercice II Utilisation du pilote automatique 1. érification du capteur d'angle Lorsque l angle α aut 10, l intensité (du signal fourni par le capteur-transmetteur) mesurée par le naigateur est I = 18,0 ma alors que, d'après le graphique du document, lorsque l angle α aut 10, cette intensité derait aloir 16 ma (ou, d'après le graphique du document, lorsque intensité aut 18,0 ma, l angle α derait aloir 15,7 ). Donc le naigateur a raison de penser que le capteur-transmetteur d'angle est déréglé.. Éaluation des performances du pilote automatique Le temps de réponse à 5 % d un système est la durée mise par la aleur de la grandeur de sortie pour rester constamment entre 95 % et 105 % de sa ariation..1. ΔX X X ou X max min max 40 95% de ΔX 0,95 ΔX 0, % de X 0,95 X max max 0, % de ΔX 1,05 ΔX 1, % de X 1,05 X max max 1, X reste entre 38 et 4 au bout de 133 s (oir courbe de la feuille réponse complétée) donc le temps de réponse à 5 % est 133 s... Le document 3 indique qu'un naigateur moyennement expérimenté peut changer de cap en deux minutes eniron, c est-à-dire en eniron 60 = 10 s. Donc, aec ses 133 s (de temps de réponse à 5 %) pour changer de cap, le naigateur fait à peu près aussi bien qu'un naigateur moyennement expérimenté DS de SPCL - systèmes et procédés année scolaire T le STL Exercice III Choix d'une pompe 1. Le débit de l'eau est (aec le olume de la résere d'eau et Δt la durée pour le remplir) q 33 L.min 5,6 10 m.s t Δ 60 D 5,0 10. La section du tuyau de diamètre D est S π π q S donc q S 5,6 10, ,8 m.s car q en m 3.s -1, S en m (et donc le diamètre D en m) et en m.s -1. 1, 0 10 m 3 3. La section du tuyau étant constante, la itesse de l'eau est la même dans tout le tuyau en effet q S où q et S sont constants donc est constante. 4. Le théorème de Bernoulli (relation de conseration de l'énergie de l'eau) entre les points B et C est : B ρ ρ g z p ρ ρ g z p C B B C C or donc B C ρ g z p ρ g z p donc p ρ g z p ρ g z B B C C B C C B donc p ρ g z z p ( ) 1, ,0 10 3,3 10 Pa B C B C car ρ en kg.m -3, en m.s -1, g en N.kg -1, z en m et p en Pa. 5. La ariation de charge est B A Δp p p ρ ρ g z p ρ ρ g z p tot tot B tot A B B A A or B A Δ tot donc p ρ g z p ρ g z p B B A A or z z donc B A 6. P q Δp p p 3,3 10 1,0 10,3 10 Pa tot B A 4 5 Δp 5,6 10, W 1,3 10 W tot car P en W, q en m 3.s -1 et Δp tot en Pa. 7. Le rendement de la pompe aut de 80 % donc P 0,80 P élec donc P élec P 1,3 10 0,80 0,80 1,6 10 W
Similar documents
Search Related
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks
SAVE OUR EARTH

We need your sign to support Project to invent "SMART AND CONTROLLABLE REFLECTIVE BALLOONS" to cover the Sun and Save Our Earth.

More details...

Sign Now!

We are very appreciated for your Prompt Action!

x