5 expositionsParcours

Moteurs : de la vapeur aux fusées

Comment la chaleur d'un combustible qui brûle devient du mouvement, de la machine à vapeur au moteur qui soulève une fusée.

Du plus ancien au plus récent : de la machine à vapeur au moteur de voiture, puis aux moteurs qui poussent avec leurs gaz d'échappement au lieu de faire tourner des roues.

Un moteur transforme la chaleur en mouvement, et ce parcours suit cette idée pendant environ 250 ans. Il commence par une machine à vapeur qui actionnait une pompe de mine, passe par les pièces d’une voiture qui produisent, renforcent et transmettent la puissance, et finit avec des moteurs qui poussent un véhicule par leurs gaz d’échappement.

Chaque modèle tourne assez lentement pour suivre un cycle à la fois, et la plupart peuvent être ouverts en coupe. Gardez deux chiffres à l’œil : la part de l’énergie du carburant qui devient travail, et la vitesse à laquelle les pièces doivent tourner.

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FIG. 40 · Comment ça marche
Machine à vapeur de Watt en 3D : simulateur pas à pas
La machine de Watt faisait le même travail qu’une machine de Newcomen avec environ un tiers du charbon, parce qu’elle condensait sa vapeur dans un récipient séparé.
Comparez le charbon consommé avec et sans condenseur séparé.
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FIG. 02 · Comment ça marche
Moteur à quatre temps interactif : simulateur pas à pas
À 3000 tr/min, chaque cylindre s’allume 25 fois par seconde. Ici, le moteur tourne assez lentement pour suivre chaque temps, et vous pouvez le monter en monocylindre comme en V8, chacun avec son propre ordre d’allumage.
Ralentissez le vilebrequin au maximum et suivez un cylindre pendant les quatre temps.
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FIG. 65 · Comment ça marche
Comment fonctionne un turbocompresseur
Sur ce modèle de moteur de 2,0 litres, un arbre qui tourne à 142 000 rpm fait entrer presque deux fois plus d’air dans chaque cylindre.
Augmentez la pression de suralimentation et voyez combien d’air en plus arrive à chaque cylindre.
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FIG. 05 · Comment ça marche
Différentiel de voiture en 3D : simulateur, engrenages
Dans un virage de 10 m de rayon à 50 km/h, la roue arrière extérieure tourne 17 % plus vite que la roue intérieure, et pourtant les deux sont entraînées par le même arbre.
Prenez un virage serré et comparez les vitesses des deux roues arrière.
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FIG. 58 · Comment ça marche
Moteur-fusée à ergols liquides : simulateur interactif
Le moteur de 75 tonnes du lanceur Nuri brûle chaque seconde 255 kg de kérosène et d’oxygène liquide, et ce même moteur pousse environ 13 % plus fort dans l’espace qu’au niveau de la mer.
Montez du niveau de la mer à l’espace et voyez la poussée croître quand l’air extérieur disparaît.