Séance
Comment assurer une régularité du plan de contact de la caténaire ?
Les câbles d’alimentation électrique du TGV doivent être parfaitement rectilignes pour la transmission du courant et le bon fonctionnement du pantographe. Pour cela, ils sont suspendus à des fils verticaux, les pendules, et également soumis à une tension constante par des appareils tendeurs (poulies et contrepoids).
Résolution de problème : analyse de l'effort de tension dans la caténaire
- 15 min -
- En classe entière - S’exercer
Activité de l’élève
Les élèves résolvent un problème de mécanique du solide.
Consigne
Sachant que la caténaire est soumise à un effort de traction de Ftension= 26 000 N à chacune de ses extrémités de cantons pour éviter des défauts de rupture de contact avec le pantographe, déterminer la masse à fixer à chaque extrémité de la caténaire afin d’obtenir la tension définie (le déplacement du point milieu est supposé alors nul).
Astuce pour l’élève
Les élèves doivent formuler clairement le problème, justifier les hypothèses retenues, faire des schémas si besoin, et poser l’équation.
Étude du matériau de la caténaire
- 15 min -
- En classe entière - Rechercher
Activité de l’élève
Les élèves procèdent à une recherche d'informations.
Consigne
À partir des documents annexes, indiquer les propriétés et caractéristiques principales du matériau utilisé pour la caténaire (famille, obtention, composition, densité, résistance…).
Simulation
- 30 min -
- En classe entière - Simuler
Activité de l’élève
À l’aide du modèle virtuel mis à leur disposition, les élèves sont invités à décrire la démarche qu’ils envisagent pour simuler le comportement de la caténaire soumise à un effort de traction de Ftension = 26 000 N. Ils mettent en œuvre cette démarche et simulent la déformation d’un tronçon de caténaire de 1 mètre. Les élèves relèvent la contrainte maximale ainsi que le déplacement, puis effectuent d’autres simulations en utilisant des matériaux différents qu’ils comparent en dressant un tableau récapitulatif. Ils concluent alors sur le choix du matériau de la caténaire.
Astuce pour l’élève
Les élèves doivent déduire de cette simulation la contrainte et le déplacement global de la caténaire en expliquant une méthode qu’ils généralisent (ils vérifient par exemple que pour un tronçon de 2 mètres la contrainte et le déplacement sont doublés).
Modèle virtuel sous Solidworks d'une caténaire. Fichier d'extension. SLDPRT lisible avec eDrawings.
Fichiers à télécharger
modele_solidworks_up2m3da1.zip [zip - 76.59 KB]
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