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Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT 1/Situation déclenchante, problématique Quel serait le besoin commun entre ces personnes?

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1 Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT 1/Situation déclenchante, problématique Quel serait le besoin commun entre ces personnes? Ils auraient un besoin concernant un équipement de sport chez eux.

2 Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT En quoi les équipements de fitness permettent de maintenir ou retrouver une condition physique, ou permettent une rééducation? Que faut-il pour maintenir ou retrouver une condition physique? -fournir un effort, des efforts de différents types -bouger -contrôler son effort, progresser -non traumatisante -… Les équipements professionnels ne seront pas retenus. Quels sont les différents équipements et activités qui peuvent y répondre ? 2- L'appropriation du problème L'appropriation du problème consiste à vérifier que tous les élèves, sans exception, ont la même perception de la question posée. Ce n'est pas une phase absolument nécessaire mais, si elle est faite, le professeur a l'assurance que toutes les recherches seront plus pertinentes.

3 Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT 3/Recherche de solutions/produits Quels sont les différents équipements et activités qui peuvent répondre ? Les élèves recherchent sur internet par exemple des produits, des solutions pour répondre à cette problématique de maintenir ou retrouver une condition physique. Ils remplissent pour chaque solution trouvée le tableau : EquipementMembres sollicités MusclesLe mouvement des membres est-il réalisé avec une vitesse tout le temps constante? Type de mouvement (circulaire, linéaire, …) Contrôle de leffort Létape suivante permettra de valider ou non les points suivants: En quoi léquipement permet-il de fournir un effort progressif, adapté, contrôlé, … ? Le mouvement des membres est-il réalisé avec une vitesse tout le temps constante? Remarque: les équipements délectrostimulation rentrent dans le champ dinvestigation mais ne sont pas abordés dans ce document.

4 Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT Vélo elliptique Rameur Stepper Home trainer Vélo dappartement Létape suivante permettra de valider ou non les points suivants: En quoi léquipement permet-il de fournir un effort progressif, adapté, contrôlé, … ? Le mouvement des membres est-il réalisé avec une vitesse tout le temps constante? 3/Recherche de solutions/produits Les équipements envisageables

5 Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT 4/Validation des hypothèses En quoi ces équipements vont permettre de fournir un effort, progressif, adapté, contrôlé, … ? Pistes de recherche: ->Quelle est la solution technique qui amène le sportif à forcer? -> Y a-t-il un réglage de leffort? Si oui, quel est son principe (scientifique)? Expliquer son fonctionnement. Pour un réglage donné, leffort à fournir est-il constant quelle que soit la vitesse? -> Compte rendu au sportif: -Quelles sont les données affichées? -Quelles sont les solutions techniques qui permettent de les déterminer? -Peut-on valider les données affichées? (lélève doit trouver un moyen, une expérience pour corroborer la valeur affichée) -> Pour un niveau de réglage au niveau moyen, quelle est lénergie dépensée pour 1 min deffort et pour une vitesse de 60 cycles/min. (Calcul dune énergie: W= m.g.h pour un travail vertical; W=F.d pour un effort …) Avec fiches ressources -> Proposer un croquis expliquant la transmission des mouvements dans léquipement (en bref, comment ça marche?) Quelles sont les trajectoires des pieds et/ou mains?

6 Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT Exemples dexpérimentations appliquées au vélo elliptique: Essais positifs et reproductibles: sentir que le couple résistant à larrêt ne dépend pas du réglage du « freinage »; dès quil y a vitesse de rotation, les mesures varient en fonction du réglage du freinage. Constatation: les réglages du freinage influent sur la distance entre le disque et les aimants. 4 mobilités, ainsi 4 efforts en paramètres dentrée (Couple au niveau des genoux, poids de James, couple résistant au niveau du volant dinertie, Vitesse de rotation); En sortie, lecture des couples inconnus au niveau des articulations (hanches, genoux) des efforts dans les différentes liaisons (appui du pied sur les pédales) des puissances dissipées pour chacun des efforts. A comparer avec une estimation expérimentale. Une guidance paraît nécessaire pour que lélève puisse pratiquer sur Méca 3D.

7 Après expérimentation sur le vélo elliptique: ->Très difficile de mesurer lénergie fournie car dépend de la vitesse de rotation et pas dinstrumentation à la portée des élèves (sinon essai avec moteur entrainant le disque de freinage, mesure de I, U consommées donc P et mesure de N; moteur à vide U=30V et I=0.5A; moteur freiné donc entrainant le disque (freiné lui- même au maxi): U=30V, I=1A; le rendement du moteur (Alsthom) est estimé à 0.75) Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT Deux scénarios détude de cas: ->Juste avec le vélo elliptique et 5 ilots (Méca 3D, énergie dissipée, le freinage, chaîne dinformation, « boucle asservissement » avec branchement du « cardio ») ->Avec plusieurs systèmes et les pistes vues précédemment ->Après 10 à 20 min deffort, le disque séchauffe (faire photos avec caméra thermique ou mesure de température); une élévation de température montre que lénergie due au freinage est bien dissipée sous forme dénergie thermique et ce sans frottement! IL Y A DONC EFFICTIVEMENT FREINAGE!! Il est possible de calculer lénergie thermique nécessaire à lélévation (W=m.c.t avec m: masse (SW ->7kg), c:chaleur massique de la fonte soit 500J/kg/K… et t: élévation de température, soit ici de 20 à 35°C; donc W= 7x500x15=52.5kJ à comparer avec les calories affichées soit comparer 52500/4.18= 12.6Kcal ou 12.6Cal, …)

8 6- La formalisation et la structuration des acquis Lenseignant peut présenter un tableau comparatif des équipements étudiés faisant apparaître lénergie dépensée, le nombre de membres actifs, et le prix. Lensemble des activités (et donc des restitutions des élèves) concerne les chaînes dénergie et dinformation. Un document succinct reprend les différentes étapes de chacune des chaînes, avec un exemple. Lenseignant peut aussi présenter un récapitulatif des solutions techniques pour le freinage (friction (patins, tambour, bande, disque) aérofrein (volets, parachute, hélice) restriction de débit, magnétique (génération de courant, courant de Foucault type Telma)) Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT 5/ Léchange argumenté Les équipes peuvent terminer leur restitution qui est réalisée comme une présentation des recherches et expérimentations amenant une réponse au problème technique posé. Chaque équipe alors présentera devant les autres équipes.

9 Depuis novembre 2006, le Fitness Californie Club de Hong Gong à 18 machines de fitness utilisées par les sportifs en moyenne 6 à 8 heures par jour, qui produisent du courant électrique pour charger des batteries. Chaque machine de fitness produit un courant de 12 V à une puissance de 80 à 100 Watts. En associant la production électrique avec le plafond lumineux s'allumant seulement quand il y à un utilisateur, le Fitness Californie Club de Hong Gong est autonome en éclairage électrique. Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT Idée de projet Amélioration? Rendre le vélo elliptique autonome en électricité et sans pile, …

10 Liens 1/Situation déclenchante Photos: _s.jpg _s.jpgwww.defouloir.org/http://www.torange.biz 3/Les solutions Les muscles : musculaire.htm musculaire.htm Les produits: Vélo elliptique 369 Dossier Vélo d'appartement 99 Stepper 45 Home trainer 200 Rameur /Validation des hypothèses Ressources énergétique: Modélisation avec « James » et animation: bravo et grand merci à Christian DISDIER Idée de projet Equipements de sport générateurs Equipe de BOURGOIN JALLIEU : ETUDE DE CAS EQUIPEMENT DE SPORT


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