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Sommaire :

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TPE année 2010/2011 lycée francois mitterand

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Annexes

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Expériences

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Dans cette expérience nous allons illustrer de manière simple l'avantage de + l'absence de frottements sur un train et la façon dont les frottements agissent + sur la vitesse.

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Matériel :
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Nous avons utilisé un rail autoporteur (qui souffle de l'air),un + objet placé sur le rail qui lévite quand la soufflerie est activée ; un + fourche optique qui détecte le passage du mobile, l'interface ORPHY GTS-2 ; + un ordinateur avec Regressi pour acquérir les données.
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Le dispositif :
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photo du rail autoporteur
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Protocole expérimental :
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    +
  • Régler le capteur sur Regressi en cliquant sur acquisition + puis linéaire et configurer le logovle d'acquisition en mettent x comme + ordonné au lieu de z.
  • +
  • Sélectionner une acquisition de 5 secondes.
  • +
  • Cliquer sur Acquérir, puis lâcher le mobile sur la rampe pour qu'il + passe devant le capteur.
  • +
  • Nommez le résultat : solide sans frottements qu'on appellera S1.
  • +
  • Répéter l'opération avec un patin fixé au solide afin qu'il y ait + des frottements. Il sera appelé S2.
  • +
  • Finalement traiter les courbe obtenue sur le logiciel regressi.
  • +
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Interprétation :
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courbe obtenue
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On voit que le mobile sans frottements (S1) est plus rapide que le + mobile avec frottements (S2) car ce dernier mais plus de temps que S1 + pour parcourir la même distance.
+ Soit x la distance que la fourche optique mesure et t la durée. + Nous allons créer la grandeur V pour connaître la vitesse des deux solide. + Il faut dans Régressi ajouter une grandeur qui sera V= x/t en m/s pour unité. + Puis nous traçons les courbes :
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courbe de V la vitesse des 2 solides
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Le solide S1 va plus vite que S2 car sa vitesse est de 0,6m/s en 0,25s + alors que S2 fait du 0,45m/s en 0,31s. On se rend compte que puisque le solide + S1 n'a pas de frottements il atteint une vitesse plus élevé que S2 et en + moins de temps. Ainsi la force de frottement joue un rôle très important en + terme de vitesse.
+ C'est pourquoi les trains à sustentation magnétiques sont plus rapides que + les autres trains classiques.

+ Nous allons rajouter la grandeur de l’accélération ρ en m/s²
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courbe de l'accélération des 2 solides
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On observe que l’accélérarion est plus élevée avec le solide S1 sans + frottements que avec le solide S2. Cela explique pourquoi les trains à + sustentation magnétique atteingnent des vitesses élévées plus rapidement + que les trains traditionnels
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Diaporama

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Diporama réalisée avec Microsoft Powerpoint. Les videos contenuent dans le diapomara + nécessites que ces fichier video soient dans le même dossier que le fichier + powepoint

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Pour toutes suggestions ou questions: + quintin_82@hotmail.fr

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+ + diff --git a/biblio.html b/biblio.html new file mode 100644 index 0000000..88671a7 --- /dev/null +++ b/biblio.html @@ -0,0 +1,167 @@ + + + + TPE train à sutentation magnétique + + + + + + + + + + + +
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Sommaire :

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TPE année 2010/2011 lycée francois mitterand

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Sources de la partie 1 :

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Science et Vie n°1025 février 2003 page 32 à 49
+Science et Vie n°1025 février 2003 page 32 à 49
+http://www.planetoscope.com/rechauffement/899-Cout-du-rechauffement-climatique-dans-le-monde-en-euros-.html
+http://www.lorraine.developpement-durable.gouv.fr/article.php3?id_article=3337
+http://base.d-p-h.info/fr/fiches/dph/fiche-dph-8555.html
+http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/developpement-durable/d/la-pollution-atmospherique_40/c3/221/p5/
+http://www.planete-energies.com/contenu/petrole-gaz
+http://fr.wikipedia.org/wiki/Pic_de_Hubbert
+http://fr.ekopedia.org/la_fin_du_p%c3%a9trole
+http://www.indexmundi.com/fr.html
+http://www.cosmovision.com/RangConsommationPetrole.php
+http://perspective.usherbrooke.ca/bilan/servlet/BMTendanceStatPays?codeTheme=5&codeStat=RS.PET.PROD.PP.BD&codePays=DEU&langue=fr

+ +

Sources de la partie 2 :

+

 
Science et Vie n°231 Hors Série La totalité Juin 2005 Aviation 2005
+http://www.developpement-durable.gouv.fr/aviation/eco-calculateur/carburants.html
+http://fr.wikipedia.org/wiki/Avion
+http://www.culturestreaming.fr/Science-C-est-pas-sorcier-C-est-pas-sorcier-Les-TGV-307.htm
+http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89missions_de_CO2_des_transports_ferroviaires
+http://fr.wikipedia.org/wiki/Grande_vitesse_ferroviaire
+http://www.manicore.com/documentation/aeroport.html
+http://fr.wikipedia.org/wiki/Transport_a%C3%A9rien
+http://www.apere.org/manager/docnum/doc/doc350_1006-cloes.pdf
+http://www.enpc.fr/fr/formations/ecole_virt/cours/lenoir/ConcurrenceTgvAvion.pdf
+http://www.tgveurofrance.com/
+http://www.train-rail.com/
+http://www.sterlingot.com/TGV/
+http://membres.multimania.fr/tgveurope/technique.htm
+http://transportferroviaire.free.fr/Version800/tgv.htm
+http://www.consoglobe.com/retards-dans-les-aeroports-quel-impact-ecologique-cg
+http://fr.wikipedia.org/wiki/Accidentologie_des_transports

+ + +

Sources de la partie 3 :

+

 
Science et Vie n°1123 Avril 2011 p111 à 120 la supraconductivité
+http://neel.cnrs.fr/spip.php?rubrique106
+http://www.transrapid.de/
+http://superconductors.free.fr/types_supraconducteurs.php
+http://azote51.fr/tpe/index.php?p=levitation&titre=La%20L%C3%A9vitation#electrodynamisme
+http://www.tp.physique.usherbrooke.ca/levitation/index.htm
+http://levitation-magnetique.e-monsite.com/categorie,introduction,4528829.html
+http://www.swissmetro.ch/fr
+http://www.sciencepresse.qc.ca/blogue/2008/05/05/nouveau-cote-supraconducteurs
+http://blogdemarc.blog4ever.com/blog/lire-article-377755-1950483-train_a_levitation_magnetique.html
+http://www.smtdc.com/en/gycf3.asp

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+ + + + + + diff --git a/conclusion.html b/conclusion.html new file mode 100644 index 0000000..0f3e5b1 --- /dev/null +++ b/conclusion.html @@ -0,0 +1,162 @@ + + + + TPE train à sutentation magnétique + + + + + + + + + + + + + +
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TPE année 2010/2011 lycée francois mitterand

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Conclusion générale du dossier

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Nous avons vu dans la première partie qu'il y a actuellement, dans le monde, + un problème énergétique liés à la raréfaction des énergies fossiles comme le + pétrole qui sont surtout utilisées dans le secteur des transports. De plus, + la combustion de ces énergies dégage des GES qui participent au réchauffement + climatique et peut entraîner des problèmes de santé chez l'Homme.

+ +

Il nous faut donc nous interroger sur notre façon de voyager, et + notamment de voyager loin parce que cela consomme beaucoup d'énergie.
+ Or, actuellement, seul deux moyens de transports sont compétitifs pour les + longs trajets sur un même continent, le train et l'avion. Ils ont tout + les deux des avantages et des inconvénients. Les trains, plus écologique + que l'avion, nécessites des frais d'entretien supérieurs et se déplace + moins vite et l'avion. le train sont sujets au aléas climatiques comme + la neige ou le gel et même si l'avion à une meilleure capacité de fret, + transporter des marchandise par les airs reste plus cher que par voie terrestre.

+ +

La solution retenue par notre groupe a été le train à sustentation magnétique qui, + même s'il est moins répandu que le TGV est plus rapide que ce dernier, avec une faible + empreinte carbone (en comparaison à celle de l'avion). Ainsi, en contrepartie d'un + voyage moins rapide, l'usager peut voyager écologiquement et emporter autant + de marchandise avec lui que dans un avion, le tout à moindre coût.

+ +

Cependant, le train à sustentation magnétique consomme de l'électricité. + Or cette énergie est produite de trois manière dans le monde :

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    +
  • Avec des énergies fossiles dans des centrales thermiques qui + polluent ce qui annule le bénéfice écologique de l'utilisation de + trains à grandes vitesses.
  • +
  • Avec les énergies renouvelables.
  • +
  • Dans des centrales nucléaire (80% en france et 35% en europe) + ce qui n’est pas toujours un bonne idée comme on le voit à Fukushima.
  • +
+ +

Dans tout les cas, se déplacer consomme beaucoup d'énergie. La seule + différence notable est dans l'empreinte carbone des différents moyens de + transports. Il est donc temps de repenser notre façon de communiquer en + privilégiant des technologies comme la vidéoconférence plutôt que les transports.

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diff --git a/constat.html b/constat.html new file mode 100644 index 0000000..9254c41 --- /dev/null +++ b/constat.html @@ -0,0 +1,402 @@ + + + + TPE train à sutentation magnétique + + + + + + + + + + + + + +
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TPE année 2010/2011 lycée francois mitterand

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Un constat écologique et énergétique alarmant

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Le pétrole, ressource limitée

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Tous les jours, nous utilisons des produits pour satisfaire nos besoins + (se nourrir, se rendre au travail, vivre dans sa maison...). + Pour fabriquer ces produits, nous consommons une grande quantité + d'énergie, sous forme électrique le plus souvent mais aussi sous + forme fossile (pétrole, charbon, gaz naturel). Cependant, quand nous + usons de cette énergie, nous rejetons dans l'atmosphère des gaz à effets + de serre qui participent au réchauffement climatique qui est devenu de plus + en plus préoccupant depuis quelques années. Pour démontrer cela, nous allons + étudier la production et la consommation de pétrole dans différentes parties + du monde.

+ +

Quelques cas représentatifs :

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Les USA : premier consommateur mondial : près de vingt mille barils + par jour pour sept mille produits ce qui provoque un manque flagrant à + compenser. Cela rend la première puissance mondiale dépendante de cette + ressource qui commence à lui manquer cruellement. Ce qui signifie qu’elle + doit principalement compter sur le marché international du pétrole pour + fonctionner et est donc extrêmement dépendante des pays exportateurs.

+ +

L’Arabie Saoudite : premier producteur mondial avec onze mille barils par jour, + il permet de compenser la consommation d’un grand pays tel les USA, sa grande + production fait d’elle une pétromonarchie vivant principalement de cette ressource. + Elle possède ainsi une grande richesse en exportant plus qu'elle utilise cette + ressource.

+ +

Le Royaume-Uni : ancien pays producteur du vieux continent, sa production s’est + maintenant considérablement réduite mais continue de satisfaire ses besoins personnels + car, comme la plupart des pays européens, elle vise l’autosuffisance. Malgré sa bonne volonté, + elle a peu de chances d’y parvenir car ses réserves sont diminuées et vouées à + disparaître.

+ +

La Chine : puissance mondiale émergente, elle a augmenté sa consommation + approximativement de 200% en 10 ans. Malgré cela, elle reste un pays en voie de + développement ce qui signifie que sa consommation est destinée à augmenter plus + encore .Si la tendance se poursuit, la chine dépassera bientôt les USA en tant + que premiers consommateurs mondiaux.

+ +

La Russie : grand pays producteur, il ne consomme pas beaucoup de pétrole, il + exporte donc la plus grande partie de sa production vers les autres pays développés + et principalement vers l'Europe. Il a une production s'approchant de dix millions de + barils par jour.

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Graphe de la consommation et production 
+      de différents pays en 2005

+ +

Analyse et Explications :

+

A partir des données du tableau, on peut constater que la consommation de l’Amérique + et de l’Europe est encore assez largement compensée par la production Africaine + et Asiatique même si le taux de production commence à ralentir par rapport à + l’augmentation de la consommation.

+ +

On constate également que quelques pays du Moyen-Orient membres + de l'Organisation des pays exportateurs de pétrole (OPEP), + concentrent la moitié de la production mondiale tandis que + l’Amérique et l’Europe, eux, concentrent la moitié de la consommation mondiale. + On peut ainsi déduire que la grande majorité des pays du Nord ont désespérément + besoin de la surproduction de ces pays du Moyen-Orient ce qui les rend extrêmement + sensibles aux variations de la quantité de pétrole disponible et du prix de celui-ci. + Grâce aux diagrammes ci-dessous, on peut constater que le Nord développé consomme les + 2/3 de pétrole total. Le Moyen-Orient produit à lui seul le tiers du pétrole total + disponible sur le marché mais n’en consomme qu’une infime partie. L’Afrique a une + consommation faible mais à une production assez conséquente.

+ +

Quant à l’Europe, elle tente de réduire sa consommation de pétrole dans + un objectif d’écologie et d’autosuffisance.

+ +

On peut constater que le pétrole est une des préoccupations majeures dans + les pays développés (carburant, pétrochimie, chauffage, …) et que ces pays + recherchent à limiter leur consommation.

+ +

Certains pays tels les USA souffrent de devoir restreindre leur consommation + devant l’émergence de certains pays en développement constant non affectés par + les règles de limitation en vigueur.

+ +

Pour la plupart des pays exportateurs (Moyen-Orient, OPEP, …), on peut + constater qu’ils exportent souvent car ils n’ont ni la nécessité ni les moyens + (raffinage) de rentabiliser autrement ce pétrole. En effet ils exportent des + barils de pétrole brut vers des pays qui le raffinent et l’utilisent ensuite.

+ +

Au regard du tableau, on voit également que la production ne suit plus + l’augmentation de la consommation: la découverte de nouveaux grands gisements + est peu probable et la possibilité que l’augmentation des tarifs rendent des + gisements anciennement trop chers conduira plus certainement à des pénuries et + des crises pétrolières.

+ +

A l’aide des données sur la production et la consommation de ces pays, + on peut établir un nombre approximatif d’années de réserves indiquant le + nombres d’années durant lesquelles la production et la consommation pourrait + être maintenues avant un arrêt total et définitif de la production et, à plus + long terme, de la consommation.

+ +

variation de la consommation depuis 1990

+ +

Aucun des pays du Nord ne possède des réserves supérieures à 20 ans. Par + contre, certains pays du Moyen-Orient, grâce à leurs réserves très importantes + et leur exploitation encore limitée ont des réserves excédant les 150 ans, + d’autres, tel l’Arabie Saoudite (AS) ont des réserves dantesques + (267 millions de barils pour l’A.S.) mais surexploitées ce qui assure + un épuisement rapide des réserves. Mais le fait est énoncé, au rythme actuel, + le pétrole ne substituera en quantité qu’au Moyen-Orient, ce qui fera de cette + zone déjà stratégique pour la production de pétrole un centre du pétrole disputé, + zone de conflit ouvert où plusieurs pays se battront pour la possession des quelques + réserves d'or noir subsistantes.

+ + +

Pic de Hubbert: Marion King Hubbert, géophysicien ayant déduit que la + production de pétrole atteindrait un pic maximum à un moment donné puis + commencerait à décroître approximativement symétriquement à la période avant + le pic. D’abord houspillé, ses théories furent vérifiées et validées par la suite, + après le krach pétrolier américain. Le pic maximal de la production est appelé Pic + de Hubbert.

+ +

graphique pic de hubert +

+ +

Conclusion :

+ +

D’après les réserves de pétrole actuelles, on peut espérer conserver le + rythme actuel pour environ quarante ans. Mais c’est ainsi depuis plusieurs + décennies, en effet, de nouvelles réserves remplacent le pétrole consommé + (Découverte, Exploration, Rentabilisation). A l’heure actuelle nous arrivons + à un tournant: les nouveaux gisements ne sont plus capables de compenser + la disparition d’anciennes exploitations.

+ +

On peut toujours compter sur l’amélioration des techniques de récupération, + la fin du pétrole viendra inexorablement d’ici quelques décennies. + Mais dans l’immédiat, on peut déjà s’attendre à des problèmes car + la consommation toujours croissante ne pourra tenir avec la production + en baisse, cela créera des pénuries grandissantes et décuplera le prix du pétrole.

+ +

On aura atteint le Pic de Hubbert mondial. Nous devons donc dès aujourd’hui + chercher à remplacer le pétrole dans la fabrication d’énergie et surtout dans + celle de carburant et le réserver pour la création de plastiques et de fibres + synthétiques et bien sûr économiser le pétrole dans les pays grands consommateurs + (par le remplacement de transports par d’autres, électriques par exemple).

+ +

Les conséquences écologiques de la surconsommation des énergies fossiles pour + le transport :

+ +

Tout les jours, quand nous prenons la voiture pour nous rendre sur notre lieu + de travail ou quand nous nous déplaçons dans des transports usant de carburant à + base d’énergie fossiles, nous rejetons des gaz à effets de serre tel que le dioxyde + de carbone et les métaux lourds (ex : du plomb).

+ +

Ces gaz et ces métaux ont un impact sur l’environnement. Les paragraphes suivant + vont donc dresser un constat des conséquences actuelles de ces polluants sur la nature.

+ +

Nous allons commencer par nous intéresser aux conséquences des gaz à effets de serre + et des métaux lourds sur notre environnement et sur notre santé. Ensuite, nous parlerons + des quantités de ces substances qui sont actuellement dans la nature. La principale source + de cette étude sera un compte-rendu d’une réunion de l’OCDE datant de 1997 visant à trouver + des solutions pour des transports durables (le thème de l’écologie et de l’impact des + transports sur l’environnement est donc abordé).

+ +

Impacts sur la santé :

+ +

Le tableau ci-dessous nous indiques les principales substances polluantes + et leurs impacts environnementaux et sur notre santé.

+ +

principales substances polluantes

+ +

Nous pouvons constater dans ce tableau que seule une partie des substances + polluantes rejetées par les transports représente des risques pour la santé humaine. + Ces substances contribuent cependant à un effet de serre indirect c’est-à-dire qu’elle + permette la formation de gaz comme le dioxyde de carbone et le méthane.

+ +

La majeure partie des substances dangereuses pour la santé sont issues du + carburant (monoxyde de carbone, oxydes d'azotes ou Composés Organiques Volatils) + ou rajoutées dans ce dernier pour le rendre plus performant (c'est le cas du plomb). + La plupart des effets néfastes se font sur l'appareil respiratoire car ces produits + sont inhalés sous leur forme la plus courante : le gaz. Ils irritent les muqueuses + du système respiratoire (nez, bronches...) mais augmentent également les risques de + cancers.

+ +

De cette manière, le dioxyde de carbone ne représente aucun danger direct pour + la santé de l’Homme mais est le gaz à effet de serre (GES) le plus connu et sûrement + le plus rejeté dans l’atmosphère puisqu’il se forme lors de la combustion des carburants + à base d’énergies fossiles.

+ +

Impacts sur l'environnement :

+ +

Le dioxyde de carbone étant le principal GES + et ayant pour principal effet une augmentation de la température terrestre, + nous nous intéresserons particulièrement à son cas.

+ +

effet de serre +

+ +

Tout d’abord, il faut savoir que chaque être vivant rejette du dioxyde de carbone + lors de la phase de respiration. Ce gaz est naturellement éliminé par la biosphère + (l’ensemble des êtres vivants sur Terre). Malheureusement, le très fort usage que + l’on fait des carburants avec la motorisation des transports ont fortement augmenté + la concentration atmosphérique en dioxyde de carbone ce qui surcharge le système + d’élimination de ce gaz par la biosphère.

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Nous remarquons très clairement sur ce graphe que la température moyenne en + France a globalement très fortement augmentée au cours des 60 dernières années.

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Cette augmentation se ressent très clairement sur une grande partie des habitants + de la France et même du monde.

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évolution des températures entre 1950 et 2005 en France

+ +

Par exemple, d’après la Direction régionale de l’Environnement, de l’Aménagement + et du Logement de la région Lorraine, la température a augmentée de 1.2°C à Metz sur + le dernier siècle.

+ +

Plus généralement, d’après le GIEC (Groupe Intergouvernemental d’experts sur + l'Évolution du Climat), dans les années à venir, les pays du Nord de l’Europe + vont connaître des pluies plus fortes en hiver et des risques d’inondations plus + élevés alors que les pays du Sud de l’Europe verront arriver des pluies estivales + bien moins fortes et des sécheresses plus fréquentes qu’auparavant.

+ +

Toujours d’après le GIEC, entre 15 et 37% de l’ensemble des espèces seront + menacées d’extinction dans les années ou les dizaines d’années qui vont suivre, + cette menace étant le fruit d’une modification de leur habitat naturel.

+ +

Les transports représentent 34% des émissions dues aux activités humaines en France. + Il est donc urgent de modifier notre façon de voyager.

+ +

D'après les courbes ci-dessous, nous pouvons voir que la production de voitures + dans le monde et la concentration en CO2 dans l'atmosphère sont étroitement liés. + En effet, les deux courbes suivent sensiblement le même chemin : dans les deux cas, + le chiffre explose. La concentration de CO2 a augmenté de 35% sur un siècle quand + la production mondiale de voiture a elle explosé (passant de moins d'un million à + près de 74 millions).

+ +

évolution cpmaré de la production de voiture
+     et du rejet de CO2

+ +

Le graphe ci-dessous représente le rejet en grammes d'équivalent CO2 par passagers + et par kilomètres de plusieurs moyens de transports. Nous pouvons ainsi constater que + les véhicules les plus polluants sont la voiture et l'avion.

+ +

graphe représentent le rejet en grammes d'équivalent CO2 par passagers
+     et par kilomètres de plusieurs moyens de transports

+ +

Les autres gaz qui nous intéressent sont les oxydes d'azote. Sur le territoire + français, 1,5 million de tonnes de NOX sont produits chaque année et cette production + se concentre autour des grandes agglomérations, là où se trouvent les voitures et les + camions en grandes quantités (rappelons que les NOX sont issues de la combustion du + carburant). Nous pouvons cependant remarquer qu'au moins 3 millions de tonnes de NOX + sont produits naturellement chaque année en France mais cette production étant répartie + sur tout le territoire, les concentrations sont largement moindres.

+ +

En ce qui concerne le plomb, seul métal lourd à apparaître dans le tableau précédent, + les rejets ont baissés de 97% entre 1990 et 2006 et sont donc passés, + d’après le CITEPA (Centre Interprofessionnel Technique d'Études de la + Pollution Atmosphérique), de près de 4250 tonnes en 1990 à moins de 250 tonnes + en 2006. Cette diminution, due à une loi interdisant les carburants plombés, + montre que l’on peut, par la loi, régler les problèmes dus aux émissions de métaux + lourds qui polluent l’environnement.

+ +

Conclusion : un constat alarmant

+ +

Actuellement, dans le monde, nous consommons énormément d'énergie pour nous + déplacer et cette énergie provient en quasi-totalité du pétrole dont nous nous + servons pour fabriquer le carburant. Pendant la combustion de ce pétrole, des gaz + à effets de serre (GES) directs et indirects sont rejetés dans l'atmosphère ce qui + contribue au réchauffement climatique, un phénomène responsable de la disparition + d'espèces animales et végétales de la surface du globe. Mais ces GES peuvent également + occasionner des problèmes de santé chez l'Homme comme une augmentation des risques de + cancers ou une irritation des voies respiratoire qui la rend moins résistante aux virus.

+ +

De plus, le pétrole étant une énergie fossile, il en existe une quantité limitée + sur Terre et si la consommation de carburant continue à croître à la même vitesse, + il est très probable que nous n'aurons plus de pétrole dans les prochaines dizaines + d'année. Cela aurait des conséquences très néfastes sur l'économie puisque le secteur + des transports est loin d'être le seul à utiliser du pétrole. Il devient donc urgent + de réguler notre consommation et de nous tourner vers des solutions plus écologiques + basées sur l'utilisation d'électricité produit par des énergies renouvelables.

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+ + + + diff --git a/diapo.zip b/diapo.zip new file mode 100644 index 0000000..3a7fd8f Binary files /dev/null and b/diapo.zip differ diff --git a/etude_comparative.html b/etude_comparative.html new file mode 100644 index 0000000..213e7cd --- /dev/null +++ b/etude_comparative.html @@ -0,0 +1,526 @@ + + + + TPE train à sutentation magnétique + + + + + + + + + + + + + +
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TPE année 2010/2011 lycée francois mitterand

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Étude comparative TGV-Avion

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De nos jours, après la voiture, le train et l’avion sont les + moyens de transports principaux, notamment pour les moyennes et + longues distances. En ce qui concerne le transport des personnes, 89 % + se fait par la route, 6 % en train et 5 % en avion. Quant aux marchandises, + 47 % prennent la route, 41 % la mer, 8 % le train et 4 % les voies fluviales. + Ainsi on va étudier les caractéristiques de les + 2 moyens de transports en communs et les comparer

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Histoire

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Le train :

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Un train est constitué d’une série de véhicules sur roues + tractés par une locomotive. Il se déplace sur un chemin de fer, c’est + à dire une voie qui assure son guidage.

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La locomotive à vapeur fut inventée au début des années 1800. 172 ans après, + le TGV fut créé. A l’époque il était propulsé par un moteur diesel mais la crise + pétrolière de 1973 obligea les ingénieurs a créer un TGV intégralement électrique. + Les machines électriques possèdent des avantages sur les machines à vapeur et diesel: + plus rapides et silencieuses, elles sont plus faciles à conduire. Aujourd’hui bénéficiant + des techniques modernes, les locomotives électriques continuent d’améliorer la qualité de + ce moyen de transport. Le 3 avril 2007 le TGV explose le record de vitesse en atteignant + 574,8 km/h.

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L'avion :

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e premier vol d’un appareil « plus lourd que l’air » + ( par oppositions aux montgolfières et aux ballons ) + a été effectué en 1890 par l’ingénieur français Clément Ader. + C’est d’ailleurs à Ader que l’on doit le mot avion. + Le développement de l'aviation civile a eu lieu après la Seconde Guerre mondiale, + puis surtout à la fin du XXe siècle, malgré les chocs pétroliers de 1973 et 1979.

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Les long-courriers à réaction ont rendu les vols à grande distance moins chers + et plus sûrs. Le premier gros-porteur a été le Boeing 747 surnommé « Jumbo Jet ». + Il peut transporter jusqu’à 560 passagers sur une distance de 8000km.

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Écologie et fonctionnement

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L'avion :

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L'avion est un moyen de transport qui permet de se déplacer rapidement et + sur de très longues distances. Par exemple un Paris/New York (l'aller) dure + seulement 7h30. C'est pourquoi l'avion est très utilisé.

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Toutefois, c'est un moyen de transport qui a un impact sur l'environnement, + notamment en contribuant au dérèglement climatique. Globalement, on évalue + aujourd'hui à 3%des émissions mondiales les rejets de gazs à effet de serre dues + à l'aviation, mais c'est le secteur, qui avec la marine marchande augmente le plus + rapidement. En 2000, le transport aérien a émis 664 millions de tonnes de CO2, soit + 11,5% des émissions du secteur des transports. En effet l’avion émet entre 134 et + 148 grammes de CO2 par voyageur.kilomètre (presque 50 fois plus que le train) Pour + un même trajet Paris/New York aller retour on consomme 1 tonne de CO2 par passager.

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Fonctionnement :

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La principale pollution vient de ses moteurs, c’est à dire les + turboréacteurs et de son combustible : le kérosène.
+ Le turboréacteur fonctionne sur le principe des turbines à gaz.

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schéma explixatif du
+            fonctionnement d'une turbine +

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Ecologie :

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Les moteurs d’avion émettent principalement les composants polluants suivants :
+ de l'oxydes d’azote (NOx), du monoxyde de carbone (CO), + des hydrocarbures (HC) (ou composés organiques volatiles : COV), du dioxyde + de carbone (CO2), dioxyde de soufre (SO2) et particules solides ( suies ).

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La diffusion de gaz toxiques a un impact fort dans le voisinage + immédiat des pistes. Selon les associations, les 2 300 avions qui + décollent d’Orly, de Roissy et du Bourget produisent la même quantité de + NOx que 2 300 000 voitures Diesel parcourant chacune 25 km.

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C'est au décollage, quand les réacteurs fonctionnent à pleine puissance que + l’avion pollue le plus (CO2, NOx, Métaux lourds contenus dans le kérosène ou + provenant de l'usure des tuyères,... ).

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Les avions sont aussi une source de pollution sonore importante aux abords + des aéroports et sous les zones d’entraînement d'avions militaires.

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Voici les émissions de gaz à effet de serre par passager et par classe + (en kg équivalent CO2) pour quelques destinations. Les chiffres s'entendent + pour un aller-retour, et tous les gaz à effet de serre sont confondus.

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émissions de gaz à effet de serre
+            par passager pour quelques destinations

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De plus l'avion a un autre inconvénient : son prix, 175 millions + de dollars en moyenne.

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En effet, les complexes turboréacteur dont le prix est très important, + représentent en général pour un avion civil le tiers du coût total.

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Le bilan écologique étant inquiétant, des mesures ont été prise. + Ainsi dans l'Union Européenne, pour stopper l’augmentation de la pollution + des avions, le protocole de Kyoto sera mis en application à partir de 2012 + avec pour objectif de réduire les émissions de C02 de 3% en 2012, et + de 5% durant la période 2013-2020, comparées aux émissions moyennes + constatées dans la période 2004-2006.

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Sur le grapphe précèdent, la barre rouge représente le maximum des + émissions annuelles de CO2 par personne (en kg) auxquelles il faut + redescendre pour que la quantité de CO2 dans l'atmosphère soit stable + (c'est à dire diviser les émissions humaines de CO2 par 2 par rapport à 1990). + Stabiliser la concentration en CO2 dans l'atmosphère. Donc il va falloir trouver + des solutions pour les avions car ils polluent trop. Selon les experts du climat, + il faut limiter à + 2°C la hausse des températures ce qui impose de limiter les + émissions de CO2 à moins de 2 tonnes de CO2 par année et par être humain + (source : Union Européenne, commission des communautés européennes, GIEC).

+ +

Ainsi, un unique passager d’un vol long courrier avec un avion + « dernier cri » consomme le potentiel CO2 annuel du voyageur de demain. + Et le progrès technologique n’y changera pas grand-chose : le potentiel + de réduction des consommations de nos avions longs courriers se limite à 20- 30%.

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Solution au problème écologique

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Il faudra peut être réduire la vitesse de croisière de nos avions + (la consommation augmente avec la vitesse au carré et la puissance nécessaire + augmente avec la vitesse au cube) ou revenir aux hélices,...

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Une solution serait de limiter les retards d'avions. En Europe: selon, + l’IATA, les 34 fournisseurs + de services de navigation aérienne ont généré pas moins 18 millions de minutes + de retard pour les voyageurs européens en 2006.

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Outre un coût estimé à 3,3 milliards d’euros pour les compagnies aériennes, + des millions de passagers frustrés, cela représente quelque 12 millions de + tonnes de CO2 répandues dans l’atmosphère. Des émissions qui auraient pu être + évitées en ne faisant pas tourner en rond les avions en attente d’atterrissage + par exemple.

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Selon l’IPCC + « il y aurait 12 % d’inefficacité dans la gestion globale du trafic aérien, soit 73 + millions de tonnes d’émissions en trop de CO2 gaspillé et presque 13,5 milliards de dollars + de dépenses inutiles ».

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« Chaque minute de vol que nous pouvons économiser réduit la consommation de + kérosène d’environ 62 litres et les émissions de CO2 de 160 kilos», indique + l’IATA. + Une meilleure gestion du trafic aérien limiterait donc l’empreinte carbone + de l’aviation.

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La conception des avions fait appel à des matériaux dont la production + est également une source d'impacts écologiques et le traitement des avions + en fin de vie pose encore problème, avec un nombre d'avions à démanteler de + plus en plus élevé (environ 6 000, soit 300 avions/an à traiter, sans compter + les épaves déjà stockées à proximité des aéroports dans le monde. Les avions + contiennent des matériaux précieux et dont la fabrication a causé l'émission + d’importantes quantités de gaz à effet de serre et de métaux lourds, mais les + carlingues n'ont pas été conçues pour faciliter la récupération de ces matériaux + en fin de vie.

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En France, un programme nommé « Pamela » piloté par Airbus + (3 242 694 € aidé par l'Europe), à Tarbes, expérimente des procédés de + déconstruction et valorisation ou recyclage des matériaux.

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Des avions écologiques existent mais ils ne sont pas compétitifs + de par leur faible capacité d'emport et leur lenteur.

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Le Train :

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Fonctionnement :

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Le train à grande vitesse (TGV) est peut être aussi une solution pour + remplacer l'avion. Pour le savoir, nous allons étudier ses caractéristiques.

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Contrairement à l'avion se sont des moteurs électriques qui assurent + la propulsion. De ce fait, le TGV est moins rapide que l'avion (300km/h) + mais il est beaucoup plus propre que ce dernier.

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description extérieur du TGV

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Le bogie commun pour deux voitures réduit le risque de déraillement car + les wagons ne se couchent pas et ne se mettent pas en « accordéons ».Grâce + au bogie commun à deux wagons il y a un gain de vitesse et de confort car il + y a moins de poids, de frottements et de bruit.

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L'anneau d'intercirculation fixes les wagons entre eux et attache le + bogie par dessous. Ainsi les wagons sont solidaire entre eux et peuvent + suivre la courbe des rails contrairement aux autres trains.

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Ecologie :

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Pour bien comprendre l'impact écologique du train nous + allons les comparer parmi d'autres moyens de transports :

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comparaison écologique avion/train/voiture

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On s'aperçoit que le train à un impact écologique beaucoup moins important + que l'avion. 97Kg CO2/voyageur pour l'avion et 2 Kg CO2/voyageur pour le train.

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Mais les valeurs moyennes sont de 2,6 grammes de CO2 par voyageur et par + kilomètre pour le train contre 134 ou 148 grammes pour l’avion ( 50 fois plus).

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Malgré tout le train a un inconvénient : ses infrastructures. Des chercheurs + ont comparé 11 modes de transports aux États-Unis. Ils constatent que si on + prend en compte les infrastructures le train n’est pas si avantageux. + Les infrastructures alourdissent diversement la facture énergétique et + la contribution à l’effet de serre selon le mode de transport.

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    +
  • Aux Etats-Unis, les infrastructures routières alourdissent de 63% l’impact du + transport automobile (voiture, camions, bus) ;
  • +
  • Pour le train, le chiffre grimpe à 155% ;
  • +
  • Pour les navires, les infrastructures aéroportuaires affichent des conséquences + nettement plus faibles;
  • +
+ +

Au final, un gros avion consommerait moins d’énergie par personne transportée + qu’une ligne de train de banlieue et aurait un meilleur bilan d’émission de gaz + à effet de serre. Bien entendu, il faut prendre cette étude avec précaution. + Néanmoins, elle nous montre que les choses ne sont pas aussi simples que le dit + la Sncf.

+ +

Pour conclure, nous pouvons dire que suite à son ampleur et sa grande + dépendance vis-à-vis du pétrole, le transport actuel des personnes (comme + celui des marchandises, évidemment) a un impact environnemental énorme. En + ce qui concerne la contribution à l’effet de serre, l’avion est le moyen de + transport le plus polluant suivi de la voiture. Quant au train, il présente + deux avantages : d’une part, il est le moyen de transport le moins énergivore + et, d’autre part, il ne dépend pas exclusivement des combustibles fossiles + (en Europe, 35 % de l’électricité est d’origine nucléaire et 12 % d’origine + renouvelable ). Toutefois, l'électricité produite par le nucléaire n'est peu + être pas non plus une bonne solution comme on le voit au Japon à Fukushima.

+ +

Concurrence et Intermodalité

+ +

En France le développement des lignes TGV a fortement concurrencé les + lignes intérieures aériennes. La concurrence entre le train et l'avion dépend + principalement de la durée du trajet. Pour un trajet de moins 2h la part de marché + du train est de 90%, elle descend à 70% pour un voyage de 3h (cf graphe + suivant).

+ +

Sur des trajets tels que Paris/Lyon, Paris/Marseille, Lyon/Marseille, + Paris/Bruxelles, Paris/Strasbourg…, grâce au TGV, l’avion n’est plus si compétitif.
+ Ainsi, Paris/Marseille est aussi rapide en TGV (3 heures 30) qu’en avion + (50 minutes de vol + 1h pour faire Paris/Centre – Aéroport + 50 minutes d’embarquement + + 50 minutes à l’arrivée entre aéroport et le centre ville soit 3h30), sans compter la + gêne occasionée par les aéroports. Il est préférable largement 3h30 de train calme où + l’on peut dormir, lire ou travailler.

+ +

Les compagnies aériennes ne sont pas forcément opposées à ce transfert : + les vols courts sont souvent difficilement rentable et leur remplacement par + le train permet de libérer des créneaux horaires pour développer leur activité + long courrier.

+ +

La France possède deux gares TGV situées dans un aéroport: Charles-de-Gaulle + 2 TGV et Lyon-Saint-Exupéry TGV. En 2006, 45% des correspondances vers la + province depuis l'aéroport Paris-Charles-de-Gaulle se faisaient en TGV, 55% en avion.

+ +

L'intermodalité train-avion se développe surtout pour les vols longs courriers. + Le TGV remplace les vols intérieurs pour rabattre les passagers de province vers + les vols longs courriers. Ainsi se ne sont plus des avions qui emmènent à l’aller, + les voyageurs vers de grands aéroports pour les vols long courrier, mais les trains. + De même, les voyageurs rentre chez eux en trains ( pour les provinces ).

+ +

+ +

Le graphe ci-contre représente en abscisse le temps de trajet entre deux gares + ferroviaires et en ordonnées la part du marché du transport occupé par le train. + Par exemple pour un trajet de deux heures, près de 90% des usgers préfères prendre + le train plutôt que l'avion.

+ + +

Il existe un moyen pratique pour savoir s’il vaut mieux prendre le train ou + l’avion : le calcul de h avec la formule h = Pa-Pf/Tf-Ta où h est la valeur + d’indifférence, Pa est le prix d'un billet d'avion, Pf le prix d'un billet de train, + Ta le temps de trajet en avion et Tf le temps de trajet en train.

+ +

Le modèle « prix-temps » aboutit aux conclusions suivantes :

+
    +
  • les passagers dont la valeur du temps de trajet ( hi0 pour le train classique + ou hi1 pour le TGV) est supérieure à cette valeur d’indifférence h utiliseront + majoritairement l’avion.
  • +
  • les passagers dont la valeur du temps de trajet est inférieure à cette valeur + d’indifférence h utiliseront majoritairement le chemin de fer.
  • +
+ +

En France, l’application d’un tel modèle donne généralement les résultats + suivants en ce qui concerne les parts de marché fer-air (train-avion), en fonction + des temps de trajet en train entre gares (les durées des dessertes terminales ne + sont donc pas incluses dans ces temps de parcours). La droite du TGV est celle en + pointillé.

+ +

part de marché train/avion en fonction
+         de la durée du trajet

+ + +

Conclusion : un bilan mitigé

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Récapulatif de la comparaison avion/train
ComparatifAvionTrain
EnergieEnergie fossile : kérosèneEnergie électrique : 20000kW (TGV) ou 15000kW
Consommation3.6 litre par passager pour 100 km3 000 kWh pour 100 km
UtilisationOn comptabilise 80 000 vols par jour On estime qu'il y a 20 000 + avions de ligne en état de voler dans le monde, et 5000 avions dans le + ciel à tout moment. Si on prend une moyenne de 100 voyageurs par avion, + on a 500 000 personnes dans le ciel à tout instantChaque jour, 14 000 trains circulent en France, soit 10 chaque minute + et 5,1 millions par an, sur les 30 000 kilomètres de voies ferrées françaises
VitesseMach 0.86, c’est à dire environ 900km/h par rapports au solTGV : 300km/h et Train classique :240 km/h
Sécurité et accident16 Passagers tués par 100 millions de passagers-kilomètres dans le monde. + 152 vols commerciaux ont eu un accident dans le monde en 2010. + Il y a en moyenne 830 morts par ans.Seulement 6 déraillements pour le TGV et 2 Passagers tués par 100 millions + de passagers-kilomètres dans le monde.
Nombre de passagers250 passagers en moyenne par avion. + 150 places pour l’A320 et 525 pour l’A380Autant qu’on veut mais il faut pouvoir fermer les portes. + Un TGV duplex en compte 500
Capacité de fret200 tonnes en moyennes. Transporter des marchandises par avion est très cher + Les trains de fret roulent à 100 km/h mais certains trains spécialisés + peuvent circuler à 140 km/h
Ecologie3% d’effet de serre est due à l’aviation. + L’avion émet entre 134 et 148 grammes de CO2 par voyageur/kilomètreLe train émet 2,6 grammes de CO2 par voyageur/kilomètre; + Mais l'impacte écologique de son infrastructure est plus importante + que l'avion
Prix de construction175 millions de dollars en moyenne. + Un A320 coute 85 millions et un A380 375.3 millionsUne rame de 500 places de TGV Duplex à l’achat est estimée + à 25 millions d’euros (décembre 2007.
Coût moyen d’une place100 euros mais les prix varient énormément45,2 euros . Mais le prix du billet a eu une augmentation de plus de 18% depuis 2002. + De plus le prix d’une place varie beaucoup
Durée de vie de l’appareil20 ansDurée de vie longue mais demande beaucoup d’entretien
ConfortIl y a plus de place qu’en train et un plus grand confort : nourriture,...En 1ère classe, le confort est de haut niveau mais les services + proposés au voyageurs sont jugés plus modestes que dans d'autres + trains à grande vitesse et la 2nd classe est jugée médiocre
Temps d’attente 2h30Presque aucun
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Ainsi l’avion est un moyen de transport rapide mais coûteux et polluant. + Le train lui, est moins rapide mais son impact écologique est moindre. + De plus il est moins cher que l’avion. Toutefois le TGV n’est pas parfait + car les vols d’avions sont plus directs et un réseau aérien est de loin + plus souple et plus facile à installer que des voies de TGV. Ces voies sont + figées, leur construction et leur entretien sont très coûteux en énergie. + Elles sont bruyantes, elles occupent beaucoup de terrain et elles représentent + des barrières infranchissables pour les animaux.

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Malgré les qualités du TGV, l’avion est très utilisé dans les longs et moyens + trajets car les gens sont de plus en plus pressé et le facteur temps prime sur + l’écologie et le prix.

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Finalement, on s’aperçoit que la solution idéale serait un train plus rapide + avec toujours une bonne sécurité, un prix de construction et un prix de billet + peu élevé et un très faible impact écologique. Si ce moyen de transport existait, + l’avion deviendrait obsolète et inutile. Peut être faut il chercher vers les trains + de nouvelles générations qui utilisent des technologie futuristes telles que le train + à sustentation magnétique.

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Code et design par Quentin Rouland. 2011.
Pour toutes suggestions ou questions: + quintin_82@hotmail.fr

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+ diff --git a/image/Banniere2.jpg b/image/Banniere2.jpg new file mode 100644 index 0000000..f0bc1c3 Binary files /dev/null and b/image/Banniere2.jpg differ diff --git a/image/avantage_1.png b/image/avantage_1.png new file mode 100644 index 0000000..616de2b Binary files /dev/null and b/image/avantage_1.png differ diff --git a/image/avantage_2.png b/image/avantage_2.png new file mode 100644 index 0000000..bf6d485 Binary files /dev/null and b/image/avantage_2.png differ diff --git a/image/avantage_3.png b/image/avantage_3.png new file mode 100644 index 0000000..cf97a66 Binary files /dev/null and b/image/avantage_3.png differ diff --git a/image/avantage_4.png b/image/avantage_4.png new file mode 100644 index 0000000..1956d30 Binary files /dev/null and b/image/avantage_4.png differ diff --git a/image/avantage_5.png b/image/avantage_5.png new file mode 100644 index 0000000..d3cfc05 Binary files /dev/null and b/image/avantage_5.png differ diff --git a/image/avantage_6.png b/image/avantage_6.png new file mode 100644 index 0000000..fa411ab --- /dev/null +++ b/image/avantage_6.png @@ -0,0 +1,276 @@ + + + + Orange + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
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+ + + + + + + + + + diff --git a/image/consequence_1.png b/image/consequence_1.png new file mode 100644 index 0000000..ef6570a Binary files /dev/null and b/image/consequence_1.png differ diff --git a/image/consequence_2.png b/image/consequence_2.png new file mode 100644 index 0000000..3506858 Binary files /dev/null and b/image/consequence_2.png differ diff --git a/image/consequence_3.png b/image/consequence_3.png new file mode 100644 index 0000000..1cbe95d Binary files /dev/null and b/image/consequence_3.png differ diff --git a/image/consequence_4.png b/image/consequence_4.png new file mode 100644 index 0000000..3be09dd Binary files /dev/null and b/image/consequence_4.png differ diff --git a/image/consequence_5.png b/image/consequence_5.png new file mode 100644 index 0000000..6efc6b5 Binary files /dev/null and b/image/consequence_5.png differ diff --git a/image/dif_sust_1.png b/image/dif_sust_1.png new file mode 100644 index 0000000..f5c47e1 Binary files /dev/null and b/image/dif_sust_1.png differ diff --git a/image/dif_sust_2.png b/image/dif_sust_2.png new file mode 100644 index 0000000..b197cc6 Binary files /dev/null and b/image/dif_sust_2.png differ diff --git a/image/dif_sust_3.png b/image/dif_sust_3.png new file mode 100644 index 0000000..a041785 Binary files /dev/null and b/image/dif_sust_3.png differ diff --git a/image/dif_sust_4.png b/image/dif_sust_4.png new file mode 100644 index 0000000..21b3bba Binary files /dev/null and b/image/dif_sust_4.png differ diff --git a/image/dif_sust_5.png b/image/dif_sust_5.png new file mode 100644 index 0000000..ada0394 Binary files /dev/null and b/image/dif_sust_5.png differ diff --git a/image/dif_sust_6.png b/image/dif_sust_6.png new file mode 100644 index 0000000..aa11fce Binary files /dev/null and b/image/dif_sust_6.png differ diff --git a/image/dif_sust_7.png b/image/dif_sust_7.png new file mode 100644 index 0000000..8dba5d8 Binary files /dev/null and b/image/dif_sust_7.png differ diff --git a/image/eco_fonc_1.png b/image/eco_fonc_1.png new file mode 100644 index 0000000..232a067 Binary files /dev/null and b/image/eco_fonc_1.png differ diff --git a/image/eco_fonc_2.png b/image/eco_fonc_2.png new file mode 100644 index 0000000..e4d0fcc Binary files /dev/null and b/image/eco_fonc_2.png differ diff --git a/image/eco_fonc_3.png b/image/eco_fonc_3.png new file mode 100644 index 0000000..d525782 Binary files /dev/null and b/image/eco_fonc_3.png differ diff --git a/image/eco_fonc_5.png b/image/eco_fonc_5.png new file mode 100644 index 0000000..db01f7f Binary files /dev/null and b/image/eco_fonc_5.png differ diff --git a/image/eco_fonc_7.png b/image/eco_fonc_7.png new file mode 100644 index 0000000..7174d5e Binary files /dev/null and b/image/eco_fonc_7.png differ diff --git a/image/exp_1.png b/image/exp_1.png new file mode 100644 index 0000000..6fcc14b Binary files /dev/null and b/image/exp_1.png differ diff --git a/image/exp_2.png b/image/exp_2.png new file mode 100644 index 0000000..69e9e51 Binary files /dev/null and b/image/exp_2.png differ diff --git a/image/exp_3.png b/image/exp_3.png new file mode 100644 index 0000000..f10c682 Binary files /dev/null and b/image/exp_3.png differ diff --git a/image/exp_4.png b/image/exp_4.png new file mode 100644 index 0000000..3d8351f Binary files /dev/null and b/image/exp_4.png differ diff --git a/image/maglev_shanghai.jpg b/image/maglev_shanghai.jpg new file mode 100644 index 0000000..9d3239f Binary files /dev/null and b/image/maglev_shanghai.jpg differ diff --git a/image/petrole_1.png b/image/petrole_1.png new file mode 100644 index 0000000..fffd2c6 Binary files /dev/null and b/image/petrole_1.png differ diff --git a/image/petrole_4.png b/image/petrole_4.png new file mode 100644 index 0000000..11ff531 Binary files /dev/null and b/image/petrole_4.png differ diff --git a/image/petrole_5.png b/image/petrole_5.png new file mode 100644 index 0000000..38c192d Binary files /dev/null and b/image/petrole_5.png differ diff --git a/image/projet_1.png b/image/projet_1.png new file mode 100644 index 0000000..8fe36e3 Binary files /dev/null and b/image/projet_1.png differ diff --git a/image/projet_2.png b/image/projet_2.png new file mode 100644 index 0000000..0e3793d Binary files /dev/null and b/image/projet_2.png differ diff --git a/image/projet_3.png b/image/projet_3.png new file mode 100644 index 0000000..6173d22 Binary files /dev/null and b/image/projet_3.png differ diff --git a/image/projet_4.png b/image/projet_4.png new file mode 100644 index 0000000..0612678 Binary files /dev/null and b/image/projet_4.png differ diff --git a/image/projet_5.png b/image/projet_5.png new file mode 100644 index 0000000..37972e0 Binary files /dev/null and b/image/projet_5.png differ diff --git a/index.html b/index.html new file mode 100644 index 0000000..11fcbf9 --- /dev/null +++ b/index.html @@ -0,0 +1,28 @@ + + + + + TPE : train à sustentation magnétique + + + +

Bienvenue sur le Site de Notre + TPE

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Bienvenue sur le site du TPE + réalisé par C. Longueville, V. Guenat, M. Moravie, Q. Rouland

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Problématique :

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Dans un futur où le pétrole manquera et l'écologie sera un vrai + problème, comment limiter le nombre de vols intérieurs + tout en gardant un temps de voyage et de une + capacité de transport de passagers équivalents

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Accès :

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+ train sustentation à magnétique

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+ + + diff --git a/intro.html b/intro.html new file mode 100644 index 0000000..4a0d43c --- /dev/null +++ b/intro.html @@ -0,0 +1,145 @@ + + + + TPE train à sutentation magnétique + + + + + + + + + + + + + +
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TPE année 2010/2011 lycée francois mitterand

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Introduction

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Dans ce dossier nous allons essayer de nous questionner sur un problème d'avenir +qui nous concerne tous : dans un futur où l'écologie sera un vrai problème et +où le pétrole manquera, comment limiter le nombre de vols intérieurs tout en +conservant un temps de voyage et une capacité de transport de passagers équivalents ?

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Pour répondre à ce problème nous allons faire dans un premier temps un constat +sur les ressources fossiles et les conséquences inhérentes à leur utilisation. +Par la suite nous allons comparer l'avion à un moyen de transport très utilisé +pouvant le concurrencer : le train. Pour finir nous étudieront un train nouvelle +génération pour l'avenir : le train à sustentation magnétique.

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Code et design par Quentin Rouland. 2011.
Pour toutes suggestions ou questions: + quintin_82@hotmail.fr

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+ + + + + + + + + + + + + + diff --git a/train_a_sustentation.html b/train_a_sustentation.html new file mode 100644 index 0000000..d59599a --- /dev/null +++ b/train_a_sustentation.html @@ -0,0 +1,446 @@ + + + + TPE train à sutentation magnétique + + + + + + + + + + + + + +
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TPE année 2010/2011 lycée francois mitterand

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Le train à sustentation magnétique

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Différentes sustentations

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Le principe de la lévitation magnétique est d'arriver par des + forces magnétiques créées par des aimants afin de compenser le poids du mobile. + Cette compensation de la gravité permet la lévitation c'est à dire l'élévation et + le maintient d’un objet au-dessus du sol sans l’intervention d’un quelconque appui.

+ +

Pour compenser la gravité, il existe aujourd’hui deux principes pour la lévitation + magnétique :

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    +
  • La sustentation électrodynamique : utilisant la supraconductivité + (ex : Le Maglev au Japon).
  • +
  • La sustentation électromagnétique : utilisant des électroaimants + (ex : Le Transrapid en Chine).
  • +
+ +

Sustentation électrodynamique :

+

Les trains utilisant le système électrodynamique utilisent l'effet Meissner pour + léviter, c'est à dire l'utilisation de supracondcteur et d'aimant.

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Supraconductivité
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La supraconductivité est la propriété que possèdent certains matériaux + de conduire le courant électrique sans résistance et une annulation du champ magnétique + à condition que leur température soit inférieure à une certaine valeur appelée + température critique (Tc). Le plus souvent ces températures sont très basses + (proche du zéro absolue).Tel le Schéma ci-dessous.
+
+ +

schéma explicatif de la supraconductivité

+ +

Pour que ce phénomène appelé effet meissner se produise, il faut que :

+ +
    +
  1. Le supraconducteur est une certaine température appelée Tc + (propre à chaque matériau) proche du 0°K (-273,15°C);
  2. +
  3. Le supraconducteur soit proche d’un aimant;
  4. +
  5. Le supraconducteur doit être en mouvement dans un champ magnétique.
  6. +
+ +

effet meissner + effet meissner

+ +

La disposition du train sur les rails est dite en « U » (comme ci-dessous). + Cette méthode permettant une meilleure stabilité ainsi que plus de sécurité.
+ Le tain à sustentation électrodynamique est constitué comme ceci :

+ +

disposition du train électodynamique par rapport
+      au rail en 'U'

+ +

Sustentation électromagnétique :

+

Dans le cas d'un système électromagnétique,  la lévitation est générée + par des électroaimants régulés par ordinateur.

+ +

Un électroaimant est composé d’une bobine (ou solénoïde) enroulée sous + forme de spires. De même qu'un aimant il possède un pôle sud et un pôle nord + mais n'a pas le même fonctionnement. Ainsi lorsque le courant passe dans la + bobine il produit un champs magnétique, comparable a celui d'un aimant. + Par contre, en l’absence de courant, la bobine reste inactive, et ne produit + plus de champs magnétique. On remarque aussi que le sens du champs magnétique + dépend du sens du courant (inversion des pôles lors de l'inversion de l'intensité).

+ +

L’avantage de l’électroaimant, en comparaison à l’aimant permanent, est + la possibilité de contrôler l’activation de l’aimantation (le champs magnétique + étant créé uniquement lors du passage d'un courant dans le solénoïde).

+ +

De plus, la modification de la tension et de l’intensité dans la bobine permet + d'ajuster la force magnétique de l’électroaimant.

+ +

Le train à sustentation électromagnétique est disposé de cette façon sur le rail :

+ +

disposition du train électomagnétique par rapport
+      au rail en 'T'

+ + +

Un système électronique de contrôle vérifie constamment que le train lévite bien + en toute stabilité. De même il vérifie que le train se situe au centre de la voie de + guidage. Par exemple si le train se déport vers la gauche dans un virage, on enverra + plus de courant dans les bobines de droite pour augmenter la force de répulsion du côté + droit et remettre le train au centre de la voie et ainsi de suite.

+ +

La propulsion du Maglev n'est pas composée d'un moteur classique comme pour celui + du TGV mais d'un moteur synchrone à stator long, la motricité est donc entrainée + par la force magnétique, et n’utilise donc aucun contact. La propulsion du Transrapid + est donc dû qu’au magnétisme.

+ +

Le déplacement se fait grâce aux électroaimants situés sur le train. + Sur les rails les électroaimants sont alternés comme ceci : un nord, un sud, + un nord… Un électroaimant nord du train est repoussé par un pôle nord + sur les rails, et est attiré vers l’avant par un pôle sud.

+ +

Il est ensuite nécessaire de déplacer les champs magnétiques car sinon + l'électroaimants nord du train, qui avait été attiré par un pôle sud du rail, + serait par la suite devant un pôle nord et il serait repoussé vers l’arrière.

+ +

Les champs magnétiques se déplacent par l’alternance du sens du courant dans + les électroaimants. Le pôle nord devient un pôle sud et le pôle sud un pôle nord + sur le rail. Ceci permettant la propulsion du train.

+ +

Ainsi on modifie l’emplacement des champs magnétiques, comme sur la figure + ci-dessous : le champs magnétique sortant du plan du schéma correspond à un pôle + nord et un champs magnétique entrant dans le plan du schéma correspond à un pôle sud.

+ + +

fonctionnement moteur du train

+ +

Pour accélérer, on augmente la fréquence (T sur le graphe) et donc on diminue la + durée entre deux inversement de pôle. Les bobines changent alors plus rapidement + de pôle, et les électroaimants sont plus vite attirés vers le pôle suivant.

+ +

courbe accélération moteur

+ +

Avantages et inconvénients

+

Avantages

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    + +
  • Le train à sustentation magnétique atteint des vitesses très élevées grâce + à l'élimination des frottements (la vitesse de croisière actuelle pour le transrapid + chinois est de 430 km/h et la vitesse de croisière théorique possible est d'environ + 550 km/h) ;
  • + +
  • Fait étonnant aux vues de sa vitesse, le train magnétique est l'un des + transports les plus sûrs (7 fois plus sûr que l'avion) ;
  • + +
  • L'élimination des frottements permet de réduire très fortement l'usure + des pièces composant le train . En fait il n'y a pas d'usure due au roulement, + et au freinage comme sur un train classique . Cela permet de réaliser des économies + sur la maintenance et d'avoir une fiabilité accrue (moins d'accident dû à l'usure) + et donc d'être plus compétitif vis à vis de l'avion où du TGV ;
  • + +
  • L'un des grands avantages du train magnétique est son accélération, + c'est à dire sa capacité a atteindre les 300 km/h le plus rapidement possible, + faisant ainsi gagner du temps aux usagers ;
  • +
  • viteese d'accélération du train
+      	a sustentation
  • + +
  • Il consomme d'ailleurs moins d'énergie qu'un train de type TGV puisqu'il n'y a que les frottements de l'air qui affecte le train. + Ainsi son accélération est réalisée sur une plus courte distance . + En effet, l'accélération est la phase qui consomme le plus d'énergie durant un trajet ;
  • +
  • consommation énergéique du train a
+	sustentation + émission co2 du train a sustentation
  • + +
  • + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
    Exemple d'énergie consommée par siège. + Pour une distance de 300km avec 3 arrêt intermédiaire en + fonction de la vitesse: +
    VitesseConsommation en Wh/km/siègeConsommation en L de gazole/100km
    200 km/h32 Wh/km1,1 l gasoline/100 km
    300 km/h47 Wh/km1,6 l gasoline/100 km
    400 km/h66 Wh/km2,2 l gasoline/100 km
    +
  • + +
  • De plus pour réduire la consommation d'énergie, + seul la partie où le train se situe est alimentée;
  • + +
  • seul les segements de rails
+	où se trouvent le train sont alimenté en énergie
  • + +
  • Il permet de monter des pentes ayant une inclinaison plus forte (10%) que + pour un train traditionnel (4%), ce qui permet de ne pas avoir à endommager le + relief par endroits ;
  • + +
  • comparaison capacité de monter entre le train
+	classique et le train à sustentation
  • + +
  • Le risque de déraillement est presque nul ;
  • + +
  • Le train à sustentation magnétique a la capacité de gérer des virages serrés : + pour un même virage le train à sustentation parcourra, par exemple, 1950m à 300 km/h + alors qu'un train traditionnel mettra 3200m ;
  • + +
  • Il génère une nuisance sonore moins élevée qu’un train traditionnel.
  • + +
  • comparaison de nuisances
+	sonaores de types de trains
  • + +
+ +

Inconvénients

+
    +
  • Le prix de construction des voies est très important ;
    + L’exemple du transrapid Chinois illustre bien cet aspect. + En effet, le coût total de l’investissement a été de 1,2 + milliard d’euros. Le kilomètre de voie du Maglev est trois fois + plus cher que celui d’une ligne TGV, qui est d’environ 5 millions d’euros.
  • + +
  • Incompatibilité avec les réseaux traditionnels. La jonction entre + une ligne de train à sustentation magnétique et une ligne pour train + traditionnel n’est pas possible. Cela rajoute donc un coup élevée car il + faut recréer un réseau entier pour l'implantation d'un train à sustentation + magnétique ;
  • + +
  • L’utilisation des supraconducteurs dans certains projets peut poser + des problèmes. Les supraconducteurs peuvent agir sur tous les outils + magnétiques se trouvant à bord du train, comme les cartes de crédits, + ou les stimulateurs cardiaques…
  • + +
  • Le transport de marchandises n'est pas adaptée avec ces types de + train car ils sont peu adapté pour des frets excessivement lourds.
  • + +
  • Puisque le supraconducteur doit être en mouvement dans un champ + magnétique dans le cas du train à sustentation électrodynamique (maglev) + il est nécessaire que le train atteigne 100km/h pour rentrer en lévitation.
  • +
+ + +

Les projets

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En Chine

+

La liaison de l'aéroport Transrapid à Shanghai a commencé son service commercial + en Janvier 2004. Le Transrapid de Shanghai est le premier système commercial à + sustentation magnétique à grande vitesse.
+ Il se déplace sur un rail de guidage de 30 kilomètres de long + à double voie, de Long Yang Road Station à l’aéroport international Pudong + de Shanghai, avec une vitesse d'exploitation de 430 km/h. Le trajet a une durée + d'un peu moins de huit minutes.
+ En Décembre 2009, plus de 23 millions de passagers ont déjà voyagé + sur le Transrapid à Shanghai.
+ Des négociations sont actuellement en cours entre les chinois et + l'industrie allemande des Transrapid pour une extension jusqu'à l'ancien + aéroport de Shanghai, Hongqiao (34 km), suivie par une nouvelle phase de + prolongement de la ligne à la ville de Hangzhou. Cela fait une distance totale + de 200 km. La réalisation de ce projet global signifierait l'achèvement du premier + projet Transrapid à longue distance en Chine. L'image suivante montre le tracé du + projet :

+ +

tracé du projet d'extension de 
+    	la ligne de transrapid déjà existante

+ +

En Allemagne

+

L'Allemagne avait eu comme projet de construire une ligne de train Transrapid + en reliant la ville de Munich avec son aéroport en moins de 10 minutes pour une + distance de 37 km. Ce projet, élaboré par le groupe ThyssenKrupp-Siemens, a été + abandonnée en mars 2008 à cause du prix qui a manifestement explosé passant d'un + budget initial prévu aux alentours de 1,85 milliards de dollars à un prix estimé + entre 3,2 et 3,5 milliards de dollars . D’autant plus que le gouvernement devait + couvrir la moitié des frais de production.
+ Le problème étant que cet abandon de projet n’améliore pas l’image de marque + de la société allemande et du Transrapid. Son image a aussi été abimée après + un accident en 2006: 23 personnes avaient trouvé la mort lors d'un trajet sur une + ligne d'essai en Allemagne.

+ +

Au Japon

+

Le train à lévitation électromagnétique devrait voir le jour, au Japon entre + Tokyo et Nagoya d’ici 2025. Le projet prévoit une ligne pouvant transporter des + passagers à plus de 500km/h.
+ La compagnie japonaise JR Tokai a en effet annoncé qu'elle allait investir + 32 milliards pour la construction de cette ligne. Le temps de parcours entre + les deux villes sera alors diviser par deux par rapport au temps que met actuellement + le train à grande vitesse Tokaido Shinkansen. Il ne faudra alors plus qu'une heure + pour parcourir les 550 kilomètres entre Tokyo et Osaka. Il pourrait à terme remplacer + cet actuel train à grande vitesse qui se déplace qu'à 300 km/h.

+ +

En Suisse

+

image représentant le
+    	swissmetro + tracé envisagé pour le swissmetro

+ +

Le Swissmetro relierait les villes et des aéroports suisses, et ce rapidement + et de façon efficace. Les stations de Swissmetro se situeraient directement sous + les grandes gares ou à leur proximité immédiate afin de pouvoir changer de train + sans problème (voir photo ci-dessus). Aux heures de pointe, le Swissmetro circulerait + toutes les six minutes à une vitesse de 500 km/h.
+ Le Swissmetro circulera dans deux tunnels à une voie afin de garantir une sécurité + optimale. Les tunnels se situeraient dans une profondeur de 50 à 100 mètres de la + surface et auraient un diamètre d’environ 6,5 mètres. Tous les 15 km on installerait + des pompes aspiratoires qui créeraient un vide partiel dans les tunnels. Ce vide sert + à réduire la résistance de l’air et permet à Swissmetro de circuler à une vitesse + supérieure tout en réduisant la consommation d’énergie .Le trajet Zurich – Berne ne + durerait plus que 12 minutes et celui de Genève à St Gallen moins d’une heure. + Malheureusement il n’existe actuellement ni le financement ni la volonté politique + pour la réalisation d’un projet de cette envergure.

+ +

Le projet "Ultime"

+

Il pourrait y avoir une réalisation très futuriste qui résoudrait les problèmes + de transports pour les longs trajet.Il sagit du train supersonique sous-marin. + Il pourrait être achevé à l'horizon 2050. Circulant sous vide par sustentation + magnétique à 6437 kilomètres heure, dans un tunnel suspendu entre 45 et 91 mètres + sous la surface de l'océan mais ancré sur le fond de l'Atlantique nord. + Le coût global de ce projet pour relier New York à Londres est estimé entre + 88 milliards et 175 milliards de dollars (60 à 119,3 milliards d'euros), soit + 25 à 50 millions de dollars (17 à 34 millions d'euros) par mille construit.

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tracé envisagé du train + représentation du train envisagé

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Conclusion : les perspectives de l’avenir

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Etant donné que l'évolution de la vitesse des trains traditionnels sera de + plus en plus difficile et coûteuse, on peut voir dans le train à sustentation + le mode du transport de l'avenir.
+ Même si cette solution présente des atouts écologiques et des gains de temps, + la mise en service de ces types d’application nécessite est extrêmement onéreuse.
+ Ce moyen reste donc, pour un future proche, une solution très spécifique et locale : + ces trains de type Maglev ne peuvent pas être insérées dans la structure ferroviaire + actuelle des pays d’Europe occidentale comme la France. En revanche, dans les zones, + comme la Chine ou l'Australie, où il n'y a pas de système ferroviaire dense, le Maglev + sera potentiellement le meilleur choix.
+ Ainsi, l’implantation de ces nouveaux trains en avance sur leur temps, + qui par leurs nombreux avantages pourraient séduire les politiques tout + en restant une application très chère, ne pourra se réalisée qu’au cas par + cas dans des pays riches et développés qui auront des besoins spécifiques + dans le souci d’un avenir durable.

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Code et design par Quentin Rouland. 2011.
Pour toutes suggestions ou questions: +quintin_82@hotmail.fr

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