Le Vélo Générateur d'Électricité
NIVEAU : 5ÈME (CYCLE 4) MATIÈRE : PHYSIQUE-CHIMIE THÈME : MOUVEMENT ET ÉNERGIE

Le Vélo Générateur d'Électricité

L'alternateur et les conversions d'énergie
1. Énoncé de l'ExerciceSITUATION-PROBLÈME
📝 Contexte Scientifique

Léo, un collégien curieux, rentre chez lui à vélo tous les soirs après l'entraînement de football. L'hiver approchant, il fait souvent nuit sur le chemin du retour. Pour rouler en toute sécurité, il doit impérativement utiliser son éclairage frontal !

En effet, son vélo est équipé d'un système très ingénieux. Un petit appareil cylindrique frotte directement contre le pneu de sa roue avant. Lorsque Léo pédale, ce dispositif tourne à grande vitesse et fabrique de l'électricité. Cette électricité permet d'allumer la lampe à LED située sur son guidon.

Or, en observant la notice technique de son équipement, Léo lit une information cruciale. Pour éclairer correctement la route, le dispositif électrique doit fournir une tension nominale de \(6 \text{ V}\). Le constructeur précise que cette tension est atteinte précisément lorsque le cycliste roule à une vitesse de \(15 \text{ km/h}\).

🎯
Problématique :

Sachant que Léo parcourt une distance de \(5 \text{ km}\) en \(20 \text{ min}\) pour rentrer chez lui, sa vitesse de croisière est-elle suffisante pour que son phare éclaire correctement la route ?

🔬 ILLUSTRATION DU DISPOSITIF GLOBAL
Énergie Cinétique Alternateur Phare à LED (6 Volts) Énergie Lumineuse
1. Mouvement La roue transmet son énergie cinétique.
2. Conversion L'alternateur génère la tension électrique.
3. Éclairage La LED projette l'énergie lumineuse.
📌
Note du Professeur :

"Attention au vocabulaire de tous les jours ! On appelle souvent ce dispositif une « dynamo » de vélo. En réalité, en physique, c'est un alternateur. Une vraie dynamo produit un courant continu, tandis que notre appareil produit une tension alternative grâce à un aimant tournant près d'une bobine de cuivre !"

2. Constantes & Données Utiles

Pour résoudre ce problème et vérifier si Léo est en sécurité, vous aurez besoin des mesures relevées lors de son trajet. Par conséquent, observez bien les données ci-dessous. Elles sont considérées comme exactes et constantes sur tout son parcours.

📚 Lois et Modèles Applicables
La Loi de la Vitesse : \( v_{\text{km/h}} = \frac{d}{t_{\text{h}}} \) Système Sexagésimal (Heures/Minutes)
🔬 SCHÉMA D'ANALYSE : ZOOM SUR L'ALTERNATEUR
Vitesse (v) Rotation rapide Lignes de champ magnétique balayant la bobine N S Tension : 6 Volts Courant alternatif Bobine fixe (Stator) Aimant (Rotor)
Action Mécanique La rotation du pneu entraîne le galet et l'axe central.
Action Magnétique L'aimant tournant fait varier le champ magnétique dans la bobine.
Action Électrique Ce phénomène génère une tension électrique de 6 Volts.
⚙️ Variables d'entrée expérimentales
LE TRAJET DE LÉO
Distance totale parcourue\( d = 5 \text{ km} \)
Durée du parcours\( t_{\text{min}} = 20 \text{ min} \)
CARACTÉRISTIQUES DU MATÉRIEL
Tension nominale de la lampe LED\( U_{\text{nominale}} = 6 \text{ V} \)
Vitesse minimale requise\( v_{\text{min}} = 15 \text{ km/h} \)

E. Méthodologie de Résolution

Pour aborder ce problème scientifique de manière structurée, nous allons suivre le raisonnement pas-à-pas détaillé ci-dessous. Au collège, la rigueur mathématique est la clé du succès !

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Étape 1 : Conversion du temps de parcours

Pour calculer une vitesse en kilomètres par heure, nous devons impérativement exprimer la durée du trajet, donnée en minutes, en fraction d'heure.

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Étape 2 : Calcul de la vitesse moyenne

Nous utiliserons la loi fondamentale liant la distance, le temps et la vitesse pour trouver l'allure de croisière exacte de Léo.

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Étape 3 : Conversion de la vitesse en m/s

Pour respecter le Système International (S.I.), nous allons convertir notre résultat en mètres par seconde, une compétence incontournable en 5ème !

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Étape 4 : Synthèse et Chaîne d'Énergie

Nous comparerons la vitesse calculée avec la donnée constructeur pour conclure par une analyse graphique de l'abaque, puis nous dresserons le bilan énergétique.

CORRECTION

Le Vélo Générateur d'Électricité

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Étape 1 : Conversion de la durée du trajet
🎯 Objectif Scientifique

Le but profond de ce premier calcul est de préparer nos unités de mesure pour l'équation finale.

En physique, on ne peut absolument pas mélanger les kilomètres, les minutes et espérer obtenir miraculeusement des kilomètres par heure !

📚 Lois & Principes

Le système sexagésimal régit la mesure du temps courant. Contrairement au système décimal basé sur le chiffre \(100\), le temps fonctionne sur une base 60.

Ainsi, il faut appliquer un facteur de proportionnalité direct pour basculer d'une unité à l'autre.

🧠 Réflexion Scientifique

Je sais par l'énoncé que Léo a roulé pendant \(20 \text{ min}\).

Cependant, la notice technique du constructeur exprime la vitesse en kilomètres par heure (\(\text{km/h}\)).

La distance est bien en kilomètres, c'est parfait. Mais le temps est en minutes !

Par conséquent, je dois impérativement convertir cette durée en heures avant d'aller plus loin.

📘 Rappel Théorique et Démonstration

Une heure de temps s'écoule lorsque l'aiguille des minutes fait un tour complet, couvrant exactement \(60 \text{ min}\). Pour trouver combien d'heures représentent un certain nombre de minutes, nous utilisons la proportionnalité.

En effet, sachant que \(1 \text{ h} = 60 \text{ min}\), si l'on cherche l'équivalent en heure (\(t_{\text{h}}\)) d'un temps en minutes (\(t_{\text{min}}\)), on pose l'équation du produit en croix : \(t_{\text{h}} \times 60 = t_{\text{min}} \times 1\).

En isolant mathématiquement l'inconnue \(t_{\text{h}}\) en divisant les deux membres par \(60\), on obtient notre formule de conversion directe !

📐 Formules Clés

Où \(t_{\text{h}}\) représente le temps exprimé en heures (\(\text{h}\)), et \(t_{\text{min}}\) représente le temps initialement chronométré en minutes (\(\text{min}\)).

\[ \begin{aligned} \text{Produit en croix :} \quad t_{\text{h}} \times 60 &= t_{\text{min}} \times 1 \\ \text{Formule isolée :} \quad t_{\text{h}} &= \frac{t_{\text{min}}}{60} \end{aligned} \]

📋 Données de l'étape
ParamètreValeur Initiale
Durée chronométrée\( t_{\text{min}} = 20 \text{ min} \)
💡 Astuce du Prof

Plutôt que d'obtenir un nombre à virgule infini (comme \(0,3333... \text{ h}\)) sur la calculatrice, il est extrêmement astucieux de garder le temps sous forme de fraction. En effet, \(20 \text{ min}\), c'est exactement un tiers de cadran ! Les calculs suivants seront bien plus fluides.

📝 Calcul Détaillé : Manipulation de la conversion
1. Application Numérique & Simplification

Je divise directement la valeur temporelle de \(20 \text{ min}\) par le facteur \(60\) issu de notre produit en croix.

Ensuite, je simplifie mathématiquement la fraction par le numérateur \(20\) en haut et en bas pour la rendre irréductible.

\[ \begin{aligned} t_{\text{h}} &= \frac{t_{\text{min}}}{60} \\ t_{\text{h}} &= \frac{20}{60} \\ t_{\text{h}} &= \frac{20 \div 20}{60 \div 20} \\ t_{\text{h}} &= \frac{1}{3} \text{ h} \end{aligned} \]
2. Résultats Finaux
\[ \begin{aligned} t_{\text{min}} &= 20 \text{ min} \\ \hline t_{\text{h}} &= \mathbf{\frac{1}{3}} \text{ h} \end{aligned} \]

La fraction obtenue est désormais irréductible. Nous avons prouvé par le calcul algébrique que \(20 \text{ min}\) valent très précisément \(\frac{1}{3} \text{ h}\).

✅ Conclusion de l'étape

Nous avons réussi avec succès à homogénéiser nos unités. La durée du parcours de Léo est désormais prête à être intégrée dans une équation cinématique sous la forme rigoureuse de \( \mathbf{\frac{1}{3} \text{ h}} \).

⚖️ Analyse de Cohérence

Conserver une fraction exacte permet d'éviter les erreurs d'arrondi redoutées en sciences.

En effet, un cadran de \(60 \text{ min}\) divisé par \(3\) fait bien \(20 \text{ min}\). Le modèle mathématique est donc parfaitement logique et cohérent physiquement.

⚠️ Points de Vigilance

L'erreur fatale serait d'écrire "\(20 \text{ min} = 0,20 \text{ h}\)".

Or, le temps ne fonctionne jamais sur une base décimale \(100\). Cette erreur ruinerait toute la suite de l'exercice !

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Étape 2 : Détermination de la Vitesse Moyenne
🎯 Objectif Scientifique

L'objectif central de cette étape est de déterminer l'allure exacte à laquelle Léo se déplace.

La vitesse moyenne caractérise la rapidité globale de son mouvement.

De fait, c'est cette valeur qui commandera la rotation de l'alternateur.

📚 Lois & Principes

Nous utilisons ici le principe du Mouvement Rectiligne Uniforme (MRU) simplifié.

On considère la loi fondamentale de la cinématique classique qui définit la vitesse comme le taux de variation de la distance dans le temps.

🧠 Réflexion Scientifique

Je connais la distance \(d\) parcourue par le vélo (\(5 \text{ km}\)) et le temps \(t_{\text{h}}\) mis pour la parcourir en heures (\(\frac{1}{3} \text{ h}\)).

Donc, mon système d'unités est parfaitement aligné pour obtenir un résultat direct en kilomètres par heure (\(\text{km/h}\)).

Il me suffit de poser le rapport mathématique entre ces deux grandeurs.

📘 Rappel Théorique sur la Vitesse

La vitesse exprime combien de distance un objet peut parcourir s'il voyageait pendant une unité de temps complète.

Ainsi, diviser une distance en kilomètres par un temps en heures nous donne un quotient analytique qui représente le nombre exact de kilomètres couverts chaque heure.

📐 Formules Clés

Dans cette expression, \(v_{\text{km/h}}\) est la vitesse moyenne (en \(\text{km/h}\)), \(d\) représente la distance franchie (en \(\text{km}\)), et \(t_{\text{h}}\) est le laps de temps (en \(\text{h}\)). On rappelle également la règle mathématique de division par une fraction.

\[ \begin{aligned} \text{Définition de la vitesse :} \quad v_{\text{km/h}} &= \frac{d}{t_{\text{h}}} \\ \text{Règle mathématique :} \quad \frac{A}{\left(\frac{B}{C}\right)} &= A \times \frac{C}{B} \end{aligned} \]

📋 Données de l'étape
ParamètreValeur pour le calcul
Distance \( d \)\( 5 \text{ km} \)
Temps \( t_{\text{h}} \)\( \frac{1}{3} \text{ h} \)
💡 Astuce du Prof

Rappelez-vous de vos cours d'algèbre ! Diviser par une fraction revient exactement à multiplier par son inverse.

Ainsi, diviser la distance par \(\frac{1}{3}\) reviendra purement et simplement à multiplier cette distance par \(3\). Magique et rapide !

📝 Calcul Détaillé : Algèbre des fractions
1. Application Numérique & Calcul de la Vitesse

Je remplace prudemment la distance par \(5\) et le temps par la fraction \(\frac{1}{3}\).

Ensuite, j'applique la règle mathématique fondamentale de la division : diviser par une fraction revient rigoureusement à multiplier par son inverse (ici, la fraction s'inverse en \(\frac{3}{1}\)).

\[ \begin{aligned} v_{\text{km/h}} &= \frac{d}{t_{\text{h}}} \\ v_{\text{km/h}} &= \frac{5}{\left(\frac{1}{3}\right)} \\ v_{\text{km/h}} &= 5 \times \frac{3}{1} \\ v_{\text{km/h}} &= 15 \text{ km/h} \end{aligned} \]
2. Résultats Finaux
\[ \begin{aligned} d &= 5 \text{ km} \\ t_{\text{h}} &= \frac{1}{3} \text{ h} \\ \hline v_{\text{km/h}} &= \mathbf{15} \text{ km/h} \end{aligned} \]

Le calcul démontre par inversion de la fraction temporelle que Léo se déplace à une allure moyenne et constante de \(15 \text{ km/h}\) sur son trajet.

✅ Conclusion de l'étape

Nous avons brillamment extrait l'information clé cachée dans l'énoncé. La vitesse de Léo est désormais une valeur connue, chiffrée à \(\mathbf{15 \text{ km/h}}\), que nous allons pouvoir exploiter et comparer.

⚖️ Analyse de Cohérence

Un cycliste roulant tranquillement se déplace entre \(12\) et \(20 \text{ km/h}\).

Par conséquent, trouver \(15 \text{ km/h}\) est un résultat hautement crédible et rassurant quant à l'ordre de grandeur de notre calcul.

⚠️ Points de Vigilance

Si vous aviez divisé par \(20\) (les minutes brutes), vous auriez obtenu \(v = \frac{5}{20} = 0,25 \text{ km/min}\).

C'est correct, mais ce n'est pas l'unité conventionnelle demandée pour faire la comparaison dans la suite de l'exercice !

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Étape 3 : Conversion S.I. (m/s)
🎯 Objectif Scientifique

Il est temps d'adopter la posture d'un chercheur. Dans le Système International d'unités (S.I.), l'unité légale de la vitesse n'est pas le \(\text{km/h}\), mais bien le mètre par seconde (\(\text{m/s}\)).

L'objectif est de maîtriser parfaitement cette conversion indispensable en laboratoire.

📚 Lois & Principes

Nous utilisons ici le principe de l'analyse dimensionnelle et des facteurs de conversion.

Convertir une grandeur composite (distance divisée par le temps) nécessite de convertir indépendamment le numérateur puis le dénominateur.

🧠 Réflexion Scientifique

Pour passer de kilomètres par heure à mètres par seconde, je décompose mentalement le processus.

Or, je sais que \(1 \text{ km} = 1000 \text{ m}\). Parallèlement, je sais que \(1 \text{ h} = 60 \text{ min} \times 60 \text{ s} = 3600 \text{ s}\).

Ensuite, le rapport analytique entre ces deux conversions me donnera un coefficient magique unique pour aller plus vite.

📘 Rappel Théorique : L'origine de la conversion

Démontrons mathématiquement l'origine du facteur de conversion \(3,6\) !

Une vitesse de \(1 \text{ km/h}\) signifie que l'on parcourt exactement \(1 \text{ km}\) en \(1 \text{ h}\).

Or, en substituant les unités par leurs valeurs légales, l'expression de la vitesse devient \(\frac{1000 \text{ m}}{3600 \text{ s}}\).

Ensuite, en simplifiant cette grosse fraction par \(1000\) (au numérateur et au dénominateur), l'équation se réduit purement et simplement à \(1 \text{ km/h} = \frac{1}{3,6} \text{ m/s}\) ! La démonstration est totale.

📐 Formules Clés

L'expression directe où \(v_{\text{m/s}}\) est l'inconnue cherchée et \(v_{\text{km/h}}\) la donnée initiale, déduite de la conversion fondamentale.

\[ \begin{aligned} \text{Démonstration du facteur :} \quad 1 \text{ km/h} &= \frac{1000 \text{ m}}{3600 \text{ s}} = \frac{1}{3,6} \text{ m/s} \\ \text{Formule de conversion :} \quad v_{\text{m/s}} &= \frac{v_{\text{km/h}}}{3,6} \end{aligned} \]

📋 Données de l'étape
ParamètreValeur pour le calcul
Vitesse de Léo\( v_{\text{km/h}} = 15 \text{ km/h} \)
💡 Astuce du Prof

Si vous paniquez pendant un contrôle et oubliez s'il faut multiplier ou diviser : dites-vous qu'on parcourt toujours un nombre de mètres en une seule petite seconde qui est beaucoup plus faible que le nombre de kilomètres franchis en une grande heure.

Donc, on doit diviser pour réduire le chiffre !

📝 Calcul Détaillé : Vitesse en m/s
1. Application Numérique & Facteur de conversion

J'applique mon facteur de conversion rigoureusement démontré.

Ensuite, la calculatrice affichant de nombreux chiffres périodiques, j'arrondirai correctement au centième près (deux chiffres après la virgule) en respectant les règles d'arrondi.

\[ \begin{aligned} v_{\text{m/s}} &= \frac{v_{\text{km/h}}}{3,6} \\ v_{\text{m/s}} &= \frac{15}{3,6} \\ v_{\text{m/s}} &= 4,1666... \\ v_{\text{m/s}} &\approx 4,17 \text{ m/s} \end{aligned} \]
2. Résultats Finaux
\[ \begin{aligned} v_{\text{km/h}} &= 15 \text{ km/h} \\ \hline v_{\text{m/s}} &= \mathbf{4,17} \text{ m/s} \end{aligned} \]

Chaque seconde qui passe ("tic... tac..."), Léo avance de \(4,17 \text{ m}\) physiques sur la route.

✅ Conclusion de l'étape

Nous avons transposé avec succès une donnée de la vie quotidienne (\(15 \text{ km/h}\)) vers une grandeur scientifique pure et standardisée (\(\mathbf{4,17 \text{ m/s}}\)).

⚖️ Analyse de Cohérence

Usain Bolt sprinte à environ \(10 \text{ m/s}\). Un piéton marche à \(1 \text{ m/s}\).

Par conséquent, un vélo urbain évalué à environ \(4 \text{ m/s}\) s'insère parfaitement dans cette échelle logique de vitesses.

⚠️ Points de Vigilance

Prenez garde à l'arrondi !

Couper le chiffre brutalement à \(4,16\) sans tenir compte du "\(6\)" suivant qui tire la valeur vers le haut est une erreur de troncature. Le chiffre exact est bien \(4,17\).

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Étape 4 : Validation et Chaîne d'Énergie
🎯 Objectif Scientifique

Le double objectif final est de clore la problématique de la sécurité de Léo par une validation chiffrée, de lire le phénomène sur l'abaque de l'alternateur.

De plus, nous allons modéliser le parcours invisible de l'énergie à travers les différents composants du vélo.

📚 Lois & Principes

Le Principe de Conservation de l'Énergie est un principe absolu.

L'énergie ne peut être ni créée ni détruite ; elle ne fait que changer de forme ou transiter d'un système à un autre lors de conversions successives.

🧠 Réflexion Scientifique

Je dois d'abord comparer ma vitesse calculée (\(15 \text{ km/h}\)) avec le seuil critique donné par le constructeur (\(v_{\text{min}} = 15 \text{ km/h}\)).

L'égalité est parfaite, la lampe recevra donc ses \(6 \text{ V}\).

Ensuite, pour illustrer le phénomène, je dois identifier le réservoir source (le cycliste), le premier convertisseur (l'alternateur frottant sur la roue) et le convertisseur final (la LED émettrice de lumière).

📘 Rappel Théorique

Dans un schéma appelé chaîne d'énergie, on utilise des ovales (ou bulles) pour les sources ou réservoirs, et des rectangles pour les convertisseurs.

On trace de longues flèches pleines pour modéliser le flux et la nature de l'énergie qui transite (cinétique, électrique, thermique...).

📐 Modélisation Mathématique du Seuil

Il s'agit ici d'une implication logique mathématique (représentée par le symbole \(\Rightarrow\)). En effet, le modèle technique stipule que si la grandeur d'entrée mécanique (la vitesse réelle) atteint ou dépasse le seuil requis, alors la grandeur de sortie électrique (la tension) atteindra automatiquement son seuil de fonctionnement de \(6 \text{ V}\).

\[ \begin{aligned} \text{Condition technique :} \quad &v_{\text{réelle}} \ge v_{\text{min}} \\ \text{Implication énergétique :} \quad &\text{Si } v_{\text{réelle}} \ge v_{\text{min}} \Rightarrow U \ge U_{\text{nominale}} \end{aligned} \]

📋 Données de l'étape
ParamètreValeur pour comparaison
Vitesse \(v_{\text{réelle}}\) calculée de Léo\( 15 \text{ km/h} \)
Vitesse \(v_{\text{min}}\) exigée constructeur\( 15 \text{ km/h} \)
💡 Astuce du Prof

Lorsque vous rédigez une conclusion en physique, reprenez toujours explicitement les mots exacts de la question posée dans la problématique. Cela montre au correcteur que vous avez gardé le cap tout au long de votre démonstration !

📝 Calcul Détaillé : Vérification de seuil
1. Évaluation Logique

Je compare simplement la grandeur expérimentale obtenue à la consigne technique.

\[ \begin{aligned} 15 \text{ km/h} &\ge 15 \text{ km/h} \\ \text{Validation} &= \text{VRAIE} \end{aligned} \]
2. Résultats Finaux
\[ \begin{aligned} v_{\text{réelle}} &= 15 \text{ km/h} \\ v_{\text{min}} &= 15 \text{ km/h} \\ \hline U &= \mathbf{6} \text{ V} \end{aligned} \]

L'égalité stricte démontre que Léo produit pile l'énergie électrique indispensable, pas moins, pas plus.

✅ Conclusion de l'étape

Le calcul démontre formellement que la mission sécurité est validée. Le flux d'énergie cinétique se transforme bien en tension suffisante pour allumer la LED du vélo !

⚖️ Analyse de Cohérence

Tout système réel subit des frottements. Par conséquent, une part de l'énergie de Léo s'est transformée en chaleur (énergie thermique perdue).

Le bilan global énergétique est logique, l'alternateur doit chauffer légèrement après un long trajet.

⚠️ Points de Vigilance

Dans un schéma énergétique, ne placez jamais les "pertes thermiques" sur l'axe principal de la chaîne horizontale.

Les pertes filent toujours vers l'extérieur (le milieu ambiant environnemental), souvent dessinées par des flèches pointant vers le bas ou le haut.

Validation Graphique et Visuelle

Afin de consolider notre raisonnement mathématique, nous utilisons les graphiques bilans ci-dessous. Ils permettent de visualiser la validation de la problématique et le parcours de l'énergie au sein du système.

📈 Validation Graphique : Abaque de l'Alternateur
ZONE D'ÉCLAIRAGE OPTIMAL Vitesse (km/h) Tension (V) 0 5 10 15 20 25 30 2 4 6 8 10 Courbe U = f(v) Point de fonctionnement
L'abaque confirme graphiquement notre calcul : pour une vitesse de 15 km/h lue sur l'axe horizontal, on projette le point sur la courbe pour lire la tension requise de 6 V sur l'axe vertical.
📊 Bilan Graphique : La Chaîne d'Énergie du Vélo
MODÈLE SCIENTIFIQUE DE CONVERSION DE L'ÉNERGIE RÉSERVOIR CONVERTISSEUR 1 CONVERTISSEUR 2 Énergie Cinétique Énergie Électrique Énergie Utile Pertes Thermiques Pertes Thermiques LÉO (Muscles) ALTERNATEUR (Dynamo) LAMPE LED (Phare avant)

📄 La Copie Parfaite (Ce qu'il faut écrire)

Voici le résumé académique de la résolution. C'est la structure formelle et exacte attendue par un professeur lors d'une évaluation pour obtenir la note maximale en classe de 5ème.

COPIE MODÈLE
EXERCICE : Le Vélo Générateur
COMPTE-RENDU SCIENTIFIQUE
Niveau :5ème (Cycle 4)
Matière :Physique
Note :20/20
1. Hypothèses et Formules Utilisées
  • La loi mathématique de calcul de la vitesse : \( v_{\text{km/h}} = \frac{d}{t_{\text{h}}} \)
  • L'égalité temporelle standard : \( 1 \text{ h} = 60 \text{ min} \)
  • Le principe universel de la chaîne de conversion d'énergie.
2. Développements Mathématiques

Démonstration détaillée et application numérique du problème.

2.1. Conversion du temps de parcours
Donnée de l'énoncé :\( t_{\text{min}} = 20 \text{ min} \)
Calcul de conversion :\( t_{\text{h}} = \frac{20}{60} \)
Résultat fractionnaire :\( t_{\text{h}} = \frac{1}{3} \text{ h} \)
2.2. Calcul de la Vitesse Moyenne
Expression littérale :\( v_{\text{km/h}} = \frac{d}{t_{\text{h}}} \)
Application numérique :\( v_{\text{km/h}} = \frac{5}{(\frac{1}{3})} \)
Résultat :\( v_{\text{km/h}} = 15 \text{ km/h} \)
2.3. Conversion S.I. (m/s)
Expression littérale :\( v_{\text{m/s}} = \frac{v_{\text{km/h}}}{3,6} \)
Application numérique :\( v_{\text{m/s}} = \frac{15}{3,6} \)
Résultat :\( v_{\text{m/s}} \approx 4,17 \text{ m/s} \)
2.4. Comparaison avec les données techniques
Vitesse théorique exigée :\( v_{\text{min}} = 15 \text{ km/h} \)
Vérification :\( v_{\text{réelle}} \ge v_{\text{min}} \)
3. Synthèse et Conclusion
CONCLUSION SCIENTIFIQUE
✅ LÉO ROULERA EN TOUTE SÉCURITÉ

En parcourant \(5 \text{ km}\) en \(20 \text{ min}\), Léo roule à une vitesse moyenne exacte de \(15 \text{ km/h}\).

À cette allure de croisière, la conversion de son énergie cinétique par l'alternateur permet de fournir une tension nominale de \(6 \text{ V}\).

La lampe à LED convertira cette énergie électrique en énergie lumineuse.

L'éclairage est garanti, la problématique est résolue !

Date
[Aujourd'hui]
Signature Élève
Visa Professeur
Le Vélo Générateur d'Électricité