Contenus pédagogiques et travaux de fin d’études

Plateforme d’apprentissage numérique de la HSHL

Cours: Électrotechnique BMT & UFC

Calculer avec des éléments de stockage

Prenons l’exemple numérique suivant :

\[ \begin{gathered} A = 0{,}1\,\mathrm{m}^2 \\[4pt] \text{Durée de remplissage 10 s : } t_{\mathrm{Start}} = 0\,\mathrm{s} ;\ t_{\mathrm{Ende}} = 10\,\mathrm{s} \\[4pt] \dot{v} = 1{,}5\,\frac{\mathrm{l}}{\mathrm{s}} = 0{,}0015\,\frac{\mathrm{m}^3}{\mathrm{s}} \end{gathered} \]

Le seau mesure hmax = 30 cm de haut. Le niveau est donc limité à la plage comprise entre hmin = 0 cm et hmax = 30 cm ; au-delà, il déborde. Supposons que le seau soit au départ à moitié plein avec h0 = 15 cm = 0,15 m. Le niveau après 10 secondes vaut alors

\[ \begin{gathered} h(t_{\mathrm{Ende}}) = \frac{1}{A} \cdot \int_{t_{\mathrm{Start}}}^{t_{\mathrm{Ende}}} \dot{v}(t)\,dt + h_0(t_{\mathrm{Start}}) \\[6pt] h(10\,\mathrm{s}) = \frac{1}{0{,}1\,\mathrm{m}^2} \cdot \int_{0\,\mathrm{s}}^{10\,\mathrm{s}} 0{,}0015\,\frac{\mathrm{m}^3}{\mathrm{s}}\,dt + 0{,}15\,\mathrm{m} \end{gathered} \]

Comme l’arrivée d’eau est constante dans le temps, nous utilisons la primitive d’une constante.

\[ \begin{gathered} \text{En général : } y = \int_{x_1}^{x_2} k\,dx = k \cdot x\Big|_{x_1}^{x_2} = k(x_2 - x_1) \\[6pt] \text{Pour } \dot{v}(t) = \text{constante en } t \text{ entre } t_{\mathrm{Start}} \text{ et } t_{\mathrm{Ende}}\text{ :} \\[6pt] \int_{t_{\mathrm{Start}}}^{t_{\mathrm{Ende}}} \dot{v}(t) \cdot dt = \dot{v} \cdot (t_{\mathrm{Ende}} - t_{\mathrm{Start}}) = 0{,}0015\,\frac{\mathrm{m}^3}{\mathrm{s}} (10\,\mathrm{s} - 0\,\mathrm{s}) = 0{,}015\,\mathrm{m}^3 \\[6pt] h(10\,\mathrm{s}) = \frac{1}{0{,}1\,\mathrm{m}^2} \cdot 0{,}015\,\mathrm{m}^3 + 15\,\mathrm{cm} = 0{,}15\,\mathrm{m} + 15\,\mathrm{cm} = 30\,\mathrm{cm} \end{gathered} \]

À la fin du remplissage, le niveau est donc de 30 cm.

Après 10 secondes, le niveau du seau a augmenté de 15 cm pour atteindre 30 cm.

Télécharger le cours en PDF

Le PDF contient toutes les pages du cours. Les contenus interactifs (livres, vidéos, simulations) ne sont disponibles que sur le site.