Hosted by OSOS , contributed by Mosfefa Mesmoudi on 8 March 2021
Dans ce projet on fait découvrir aux élèves l'existence du moteur à air chaud appelé moteur Stirling. Ce moteur peut fonctionner avec n'importe quel type d'énergie externe et en particulier de l'énergie solaire. Le rendement des moteurs Striling optimisés est équivalent au rendement des moteurs diesels. Ce moteur n'est pas connu du grand public mais il est utlisé par quelques industries à cause de tous les avantages qu'il apporte (silence de fonctionnement, des modèles avec très peut de vibrations, entretien réduit). On le trouve par exemple pour produire du froid (liquifier l'azote par exemple), production d'électricité (testé par la NASA pour produire de l'élctricité pour ces navettes), refroidir des microprocesseurs (MSI), dans le domaine militaire (sous-marins, refroidir des systèmes à guidage infrarouge), pompe à eau, ...
Nous avons décidé de fabriquer un moteur Stirling et une pompe à eau fonctionnant sur le même principe.
Pour le faire fonctionner nous avons choisi d'utiliser une lentille de Fresnel pour faire converger les rayons du soleil. Ceci nous permettra de découvrir quelques propriétés géométriques de l'optique. Sur le plan historique, les inventions du moteur Stirling et de la lentille de Fresnel ont eu lieu pratiquement au même même moment 1816-1819. Cette période est étudiée par les élèves en histoire (révolution françaie, Napoléon, les effets durables de la révolution française, ...). Ce projet devient alors un thème de convergence pour plusieurs matières: mathématiques (conversion d'un mouvement de translation en rotation), la physique (énergie, optique, mécanique), la technologie (construction du moteur), l'histoire, la langue française et l'anglais. Pour ces deux dernières matières nous avons choisi d'inscrire ce projet à des concours et au dispositif OSOS. Nous serons amenés à écrire des rapports et faire des présentations en français et en anglais ce qui permettra aux élèves d'exprimer leur talents à l'écrit et à l'oral.
Les élèves peuvent découvrir ainsi qu'à partir d'un projet mathémaitque, ils seront amenés à utiliser leurs compétences et connaissances dans plusieurs matières qui sont à leurs yeux éloignées les unes des autres. Et au même moment ils découvriront que pour une question écologiques il existe des solutions qu'il faut développer et exploiter ua mieux pour réduire le réchauffement climatique.
Se sentir
Plusieurs élèves et personnes ont des problèmes d'asthme et des maladie respiratoires liées à la pollution par les particules fines venant des moteurs à explosion. Nous devions chercher des solutions pour réduire ce problème.
Imaginer
Nous avons cherché des moyens pour réduire la pollution atmosphérique venant des moteurs à explosion. Nous avons proposé les solutions suivantes:
-Lors des épisodes de pollution, on peut rester à la maison et réduire les exercices physiques.
-Priviligier les byciclettes, les trottinettes et la marche et ne pas utiliser sa voiture.
-Prendre les transports en commun.
- Utiliser des véhicules électriques (propres mais leur production génère une autre pollution à d'autres endroits du monde) ou à hydrogène (pour l'instant trop chers).
-Circulation alternée lors des épisodes de pollution.
-Interdire les véhicule polluants (tempororairement ou définitivement).
-Chercher sur Internet d'autres moyens innovateurs
Créer
Nous avons fait des recherches sur Internet et nous avons découvert qu'il existe un moteur pouvant fonctionner avec n'importe quelle source d'énergie externe (voir la vidéo suivante: https://onedrive.live.com/?authkey=%21AGRAXcRAg1GzgcI&cid=94433C0EE36CDBDF&id=94433C0EE36CDBDF%212644&parId=94433C0EE36CDBDF%21387&o=OneUp ) et en particulier l'énergie solaire.Il s'agir du moteur Stirling inventé par Robert Stirng en 1816 (voir le fichier attaché). Nous avons décidé de faire une maquette avec des panneaux de bois et des seringues médicales pour les cylindre et les pistons.
Pour le faire fonctionner nous avons pensé à utliser les miroir paraboliques ou les lentilles. Nous avons découvert qu'il existe une lentille qui a été inventé en 1819 (même période que l'invention du moteur Stirling et aussi proche de la période de la révolution française 1789, que nous avons étudié en histoire). Cette lentille s'appelle la lentille de Fresnel (inventé par l'ingénieur et physicien Augustin Fresnel pour améliorer les phare le long des cotes françaises).
Nous avons acheté cette lentille plate et nosu avons fabriqué un cadre pour l'utiliser avec la maquette du moteur.