TP de physique

Filière : LP-SMER
Semestre N° 4

Comportement thérmomécanique des

matériaux

Compte rendu du TP

Groupe B:

Nom Prénom
CHOUJAA MOUAD
HAKIM RIDA
EL MOSTAQIM ILYAS

Note Observations
 TP n°1 : Essai de flexion d’une poutre
OBJECTIF :

• Apprendre comment estimer le module d'élasticité d'un

matériau donné, à partir l’essai de flexion simple d’une
poutre .

• Analyser la sensibilité de ce paramètre (module

d'élasticité) par rapport aux grandeurs géométriques de
la poutre.

• Tracer des courbes de chargements .

• Calculer des déflections et déterminer au final des

modules d'élasticité.
Principe de l ‘essai :
La flexion est la déformation d'un objet sous l'action
d'une charge. Elle se traduit par une courbure. Dans le cas
d'une poutre, elle tend à rapprocher ses deux extrémités.
Dans le cas d'une plaque, elle tend à rapprocher deux
points diamétralement opposés sous l'action.
PARTIE PRATIQUE :
- On mettre en place les deux supports de façon à obtenir une
portée de longueur L souhaitée
- On pose l'éprouvette à tester sur les supports et monter le
dispositif de chargement au centre
- On charge avec des poids allants de 0 à 2 Kg et relever la flèche.
Et en trouve les résultas suivantes :

MASSE (Kg) Charge (N) Fléche ( mm)

0.1 0.98 2
0.2 1.96 4
0.6 5.88 9
1.1 10.78 15
2 19.6 27
- La variation de la charge en fonction de la flèche
C (N) C=f(Fléche)
25

20

15

10

0 Fléche
0 5 10 15 20 25 30

Estimation de module d’élasticité :

• I GZ Le moment Quadratique

I GZ =
Module d’élasticité
E: le module de young

(acier hynoxydable )= 210 GPa

 Tp 2 conduction
-Objectif :

-Vérifier une théorie approchée relative à une barre d’aluminium chauffée

à une extrémité et qui se refroidit par convection naturelle et
rayonnement dans l'air ambiant ;
-Déterminer le coefficient d'échange thermique moyen barre - air
ambiant.

Phénomène du transfert thermique par conduction

 -Partie
expérimentale :
-Il s’agit d’une barre d’aluminium cylindrique de longueur 1,2m de longueur et
10mm d’épaisseur. Elle est chauffée à une extrémité par l’intermédiaire d’un
four. Elle est percée latéralement de trous équidistants où logent les couples
thermoélectriques. Ces thermocouples sont placés le long de la barre à 10cm
l’un de l’autre.
 -Régime
transitoire :
a)-Relever les températures de chaque thermocouple en fonction du temps.
L'instant de départ sera celui de la mise en marche du régulateur du four ;
choisir un intervalle de temps de 1 minute environ et ceci pendant 50 minutes.

T(fo 22, 25, 29, 35, 44, 52 57 67 76, 85, 95,

ur) 1 1 8 6 8 6 4 5
t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
t1 23, 23, 23, 23, 24, 25, 29, 34, 39, 45, 48
5 3 4 8 3 2 2 9 7 3
t2 23, 23, 23, 23, 23, 24, 25, 28, 29, 32, 35,
9 7 7 7 9 2 6 2 8 7 5
t3 23, 23, 23, 23, 23, 24, 24, 26, 26, 28, 30,
6 3 5 4 6 2 7 2 6 6 3
t4 23 22, 22, 22, 22, 25, 26 26, 27, 29, 29,
9 9 9 9 8 5 7 1 4

T(fo 106 116 126 137 137 148 167 175 183 188 195
ur) ,6 ,5 ,6 ,5 ,8 ,4 ,3 ,3 ,5
t 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
t1 47 47, 50, 55, 62, 63, 64, 66, 72 77, 81,
6 9 6 1 9 3 6 9 5
t2 36, 38, 40, 43, 45, 47 47 47, 54, 57 60,
9 3 5 5 3 7 4 9
t3 31, 32, 34, 38 39, 40, 41 42, 46, 48, 51,
3 3 8 7 2 2 8 4 6
t4 30, 30, 30, 32 32, 31, 30 33, 35, 36 39
5 7 7 9 6 6 6
T(fo 19 203 209 213 219 222 224 231 234 236 240
ur) 9
t 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
t1 85 87, 91, 94 96, 100 102 103 104 107 110
5 9 2 ,6 ,8
t2 64, 66, 70 71 65, 64, 70, 72, 73, 74, 75,
6 2 5 7 3 7 7 7 3
t3 53, 54, 57, 58 51, 50, 55, 58, 59, 61 60,
5 5 7 5 4 6 5 2 6
t4 40 41, 42, 42, 42, 42 41, 41, 42, 43, 45,
8 8 2 5 4 9 4 7 6

T(fo 24 245 248 250 252 264 280 288 295 310 325
ur) 3
t 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
t1 11 114 114 113 112 106 103 102 105 106 107
2 ,6 ,1 ,2
t2 76 68, 72, 79, 75 79, 78 72, 76 74, 76,
5 3 1 1 9 5 1
t3 63, 64, 55, 63, 58, 62, 62, 59 61, 60 61,
3 2 8 5 9 2 8 4 3
t4 44 44, 44 44, 42, 44 45 44, 44, 43, 43
2 6 9 1 4 2
b)-Tracer les courbes relatives aux variations
T0(t),T1(t),T2(t),T3(t),T4(t),T5(t)
 TP N°3 : Déperditions thermiques

Objectif :
Simuler et comprendre les mécanismes de déperditions thermiques d’un local
chauffé.
Tester et expérimenter l’inertie thermique de deux matériaux de construction (mur
en brique et mur en bois) à l’aide d’un banc d’essai ; puis, comparer leurs
caractéristiques.

2. Partie expérimentale
Maintenant, nous utiliserons une enceinte fermée dont les cinq faces en bois sont
isolées par du polystyrène et la sixième constituée de mur en brique ou en bois.
Cette enceinte est pourvue à l’intérieur d’une ampoule. On simule ainsi, très
grossièrement, un local (maison ou appartement) muni de son chauffage. Le local
utilisé est un banc de dimension connue réalisé en bois isolé par du polystyrène.
Le toit est démontable, ce qui nous donne la possibilité de changer les murs.
2.1. Inertie thermique d’un matériau de construction
2.1.1. Mesures
Mur en brique
a) on monte le mur en brique, puis remettre en place le plafond du banc.
b) on s’assure que le thermocouple est bien placé à l’intérieur du banc ; puis, on
allume les appareils de mesure. Ensuite,on branche le chauffage et vérifier que la
lampe s’allume (cette lampe simule un radiateur rayonnant d’une puissance de 40
W).
c) on relève la montée en température interne toute les 30 secondes jusqu’à la
température 30°C.
d) Ensuite, on éteint la lampe et relever la descente en température jusqu’à la
température 20°C.
e) on dresse un tableau qui regroupe toutes les mesures.
Tch 22,1 22,4 22,9 23,3 23,6 23,8 24,1 24,4 24,7 24,9 25,1
Tint 22,7 23,2 23,8 24,5 25 25,3 25,6 25,9 26,1 26,4 26,8
Text 21,9 21,8 21,8 21,9 21,9 22 22,1 22,2 22,2 22,3 22,4
Tiso 21,7 21,8 21,7 21,8 21,5 21,9 21,9 21,9 21,9 21,9 21,9
Tch 25,3 25,4 25,6 25,8 25,9 26,1 26,2 26,3 26,6 26,7 26,9
Tint 27,3 27,5 27,6 27,8 28 28,2 28,5 28,6 28,8 28,9 29
Text 22,5 22,7 22,7 22,8 22,9 23 23,1 23,2 23,3 23,4 23,5
Tiso 21,9 21,7 22,4 22,4 22,8 22 22,8 22,9 22,9 22,9 22,9
Tch 27 27,1 27,2 27,3 27,5 27,5 27,7 27,8 27,9 28 28,2
Tint 29,1 29,2 29,3 29,5 29,6 29,7 29,8 30 30,1 30,2 30,3
Text 23,8 23,8 24 24 24,1 24,2 24,3 24,4 24,4 24,5 24,6
Tiso 22,9 22,6 22,6 23 23 23 23 23,2 23,6 24 23,1
Tch 28,3 28,5 28,7 28,9 29 29,1 29,2 29,4 29,5 29,8 30
Tint 30,6 30,7 30,8 31 31,1 31,3 31,4 31,5 31,6 31,8 32,1
Text 24,7 24,8 25 25,1 25,2 25,3 25,3 25,4 25,5 25,6 25,6
Tiso 23,2 23,7 23,8 23,9 23,9 23,9 23,9 23 23 23 23
f) On ouvre en totalité le banc d’essai thermique et attendre 10 minutes afin que sa
température soit revenue à la température ambiante de départ.

Tch 29,3 28,5 28,7 28,4 28,2 28,1 28 27,5 27,8 27,7 27.6 27,5
Tint 31,9 31,1 30,4 25,8 29,4 29,1 28,9 28,7 28.5 28,3 28.2 28.0
Text 26,4 26,4 26,4 26,4 26,4 26,4 26,3 26,3 26,3 26.2 26.2 26,2
Tiso 26 25 25 25,2 25,4 24,7 25 25,4 24.6 24.8 24.5 24,5
Tch 26,6 26,5 26,3 26.2 26,2 26,1 26 26 25,9 25.8
Tint 26,6 26.5 26,3 26,3 26,2 26,1 26,1 26 25,8 25,8
Text 26.2 25.7 25,6 25.5 25.5 25.4 25,3 25.3 25,2 25.8
Tiso 24 24,1 23.9 23.9 24,2 24 24 24 24 24.1
Tch 27.4 27,4 27.3 27,2 27,1 27.0 27,0 26,9 26,8 26,7
Tint 27.9 27,7 27.6 27,5 27,4 27,3 27,2 27,1 26.9 26,8
Text 26,2 26,2 26,1 26,0 26.0 26,0 25.9 25,9 25.8 25,8
Tiso 25 24,5 24,7 24.6 24.3 24,6 24.5 24.5 24,5 24.2
Tch 25,7 25,6 25.6 25.5 25.4 25.3 25,2 25.1 25.0
Tint 25.7 25.6 25.5 25,4 25.4 25,3 25.2 25.1 25,0
Text 25,1 25.1 25 24,9 24.8 24,7 24,7 24.6 24,5
Tiso 24 23.9 23.9 22,3 24.5 23,7 23.6 23.4 23.1

2.1. Exploitation des résultats

A partir des résultats obtenus avec le banc d’essai et pour chaque mur utilisé :
a)on trace le graphique des températures.
b) on détermine le temps de montée et de descente de la température (Le temps
de montée à 30 °C et le temps de descente à la température initiale).

Temps de montée de la température est 43 minutes

Temps de descente de température est 1h 47 minutes
 2.2. Étude de l’inertie thermique
Déterminer à partir des résultats, les temps mis pour chauffer ou refroidir la pièce
de 25°C à 30°C.
a) Compléter le tableau suivant :
Variations de température durée
25cº a 30cº 43min
30cº a 25cº 1h47min

b) Lorsqu’on éteint la lampe, matériau qui conserve le plus longtemps la chaleur

contenue dans le banc d’essai est le bois
c) on détermine l’inertie thermique d’un mur par la relation suivante
T(t) = T1 + (T2 − T1)(1 − exp−t/τ ).
θ(t) = θeq(1 − exp−t/τ )
d) Déterminer à l’aide d’une balance la masse de chacune des parois et reporter
vos résultats dans le tableau ci-dessous. Calculer le coefficient d’inertie
thermique.
Masse de paroi Capacité Coefficient d’inertie
thermique thermique
Bois 170g 1,67 9,82
brique 606g 0,92 1,518

e) Le bois a généralement une meilleure inertie thermique que la brique creuse en

raison de sa densité et de sa capacité à stocker la chaleur
2.3. Déperdition thermique du banc d’essai
a) Calculer, pour chaque mur, la résistance thermique Rth.
S . Δ T 0,0713 . ( 42,6 −21 )
R th = = =0,114 m2 . K . W −1
φ 13,5

S . Δ T 0,0713 . ( 42,6 −21 )

R th = = =0,114 m2 . K . W −1
φ 13,5
.
b) Calculer le rapport des résistances thermiques entre les parois en brique creuse
et en bois. Rth brique❑ 0,114
= =0,92
R thbois 0,124
c)
La brique possède un pouvoir isolant proche de celui du bois.

La paroi en bois a donc un isolant thermique un peu meilleur que celui de la paroi
en brique..