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Initiation aux Sciences de l’ Ingénieur I.S.I.

NOM : ………………… Prénom : ………………..

NOTE : /20 Classe : seconde ……

Étude d’un Vélo d’appartement:

- Ce vélo permet de faire travailler les jambes

et le rythme cardiaque.

- L‘élimination calorique se fait à raison de 35

tours de pédales pour 4 kcal (4Cal) et ceci

en 45 secondes.

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1- Réaliser le bilan calorique en fonction du tableau donné en exemple en complétant les cadres définis :

2- Déterminer le nombre de tour de pédales à effectuer sur le vélo afin de tendre vers un ration

de 1 :

N= (2450.42-1535.18)*35/4 = 8008 tours de pédales

3- Calculer le temps moyen pour éliminer ces Calories sur le vélo en heures, minutes et secondes:

T= (2450.42-1535.18)*45/4 = 10296.45 sec soit 2 h 51 min 36 sec

4- Préciser comment l’utilisation du vélo d’appartement peut répondre à la question de société :

« PRÉSERVER SA SANTÉ »

Apports et dépenses en Cal

Activités Apports Dépenses

Repas 47.78

Biscottes, thé 118.73

Confiture 116.86

Toilette 269.71

Jogging 279.75

Repas 94.6

Salade 269.71

Pizza 597.25

Pâtisserie 625.23

Repas 94.6

Entrée 322.51

Poisson 178.45

Fromage 60.68

Flan 161

Devoir (2h) 259

Sommeil 489.74

Apports journaliers exprimés en kJ (kilo

Joules) :

2450.42 Cal soit 586.22 kJ

Dépenses journalières exprimées en kJ

(kilo Joules) :

1535.18 Cal soit 367.26 kJ

Déterminer le RATIO = dépenses/apports

et conclure :

367.26/586.22 = 0.63

il serait nécessaire de pratiquer

une activité physique

supplémentaire

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Le fait d’effectuer un effort physique régulier fera que l’utilisateur du vélo dépensera

de l’énergie ce qui permettra l’élimination des calories supplémentaires

emmagasinées lors des différents repas, donc favorisera une meilleure hygiène de vie

donc une meilleure santé future.

4-Compléter l’organigramme décrivant le fonctionnement de l’ordinateur spécifique au vélo

d’appartement.

Utiliser les éléments de représentation normalisés des organigrammes sachant que ce dernier

commence par « DÉBUT » et se termine par « FIN ».

À chaque appui sur la fonction « MODE »,

l’index se déplace de bas en haut et permet de

choisir le mode d’affichage (temps, Vitesse,

Distance ou Calories), Les modes d’affichages

sont les suivants :

- Temps en secondes.

- Vitesse en km/ heure (KM/H).

- Distance parcourue par l’utilisateur (KM).

- Calories en kcal (CAL).

Au bout de 4 minutes sans utilisation de

l’appareil, l’ordinateur s’arrête.

Touche remise à zéro

Touche Mode

Touche validation

DÉBUT

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5-Compléter le chronogramme ci-dessous.

Capteur «de tours»

Temps affiché

Nombre de tours de

pédales

Temps

1

1 5 10 15 20 ….

2

4 6

8

10

12

14

16 1

8

4 min

1 2

3

4 5

Temps

1 5 10 15 20 …

Temps

1 5 10 15 20 25 30

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6-Expliquer comment est obtenue l’élimination calorique sur ce vélo d’appartement en vous

aidant des photos ci-dessous:

Réponse :

7-Donner les deux noms du capteur vu sur les photos précédentes:

L’élimination calorique s’effectue grâce à une résistance aux efforts obtenue pendant

les mouvement de rotation des pédales, effort dus à la force magnétique générée par

l’attraction magnétique des aimants

- interrupteur à lame souple

- capteur magnétique

Volant d’inertie

Volant

d’entraînement

Aimants permanents

montés sur un support

articulé

Réglage de la distance

des aimants/au volant

d’inertie

Détail arrière du volant

d’entraînement

Détail du capteur de

nombre de tours

Aimant solidaire du volant d’entraînement Capteur solidaire bâti

Courroie de transmission

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8-Donner son principe de fonctionnement :

9-Cocher la bonne réponse concernant le type de capteur rencontré :

10-Donner les caractéristiques de l’alimentation électrique :

Entourer l’indicateur qu’il faut sélectionner sur le multimètre pour mesurer la tension:

10A VAC VDC Ω

Lorsque l’aimant se trouve en face de la lame souple, celle-ci est attirée vers l’aimant.

Le contact est alors fermé. Lorsque l’aimant n’est plus présent, la lame souple reprend

sa forme initiale et le contact s’ouvre

Donner la forme du signal électrique :

Alternatif.

Continu.

Donner la tension des piles.

1.5 V

Donner la tension d’alimentation de l’ordinateur

spécifique

3 V

Boîtier des piles

Capteur Tout Ou Rien

Capteur numérique

Capteur analogique

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Vue éclatée du vélo d’appartement

Assemblage de la pédale sur la

manivelle

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11-Analyser les liaisons du schéma cinématique suivant.

Pour chacune des liaisons entourées, indiquer son nom, le type de degré de liberté, la direction du degré

de liberté.

Direction Nom Type X Y Z

Liaison n°1 PIVOT ROTATION RX

Liaison n°2 PIVOT ROTATION RX

Combien de degrés de liberté au maximum, une pièce dans l’espace, possède-t-elle ? 6

Combien de rotations au maximum possède-t-elle ? 3

Combien de translations au maximum possède-t-elle ? 3

12-Réaliser un assemblage sous « solidworks »

Dans une configuration d’assemblage, quelles seraient les relations à établir afin d’associer l’ensemble

« pédale+axe+roulements » avec la manivelle ?

Rappel : les relations existantes sont les suivantes : perpendicularité,

parallélisme, coïncidence, coaxialité,…

Manivelle gauche (13)

Manivelle droite (14)

Volant d’entraînement (46)

Bâti (1)

Axe pédale gauche(22)

pédale droite (17)

pédale gauche (17)

Axe pédale droite (22)

Axe (22)

X

Z Z

Y

Liaison n°1

Liaison n°2

ensemble simplifié

Manivelle simplifiée Réponse : une coïncidence entre la face de la

manivelle et la face de la manivelle ainsi qu’une

coaxialité entre l’axe de la pédale et l’axe de la

manivelle