PROJET n°1 : Plus haut, plus vite !

Domaines : Thermodynamique, Hydrostatique, Mécanique

Le 24 octobre 2014, Robert A. Eustace bat le record du saut stratosphérique précédemment détenu par Felix Baumgartner et réalise les scores :

• Elévation d’une altitude de 41 419 m à une vitesse considérée constante de 500 m/min pour un ballon d’hélium de 850 m3 au sol et de 311 500 m3 à altitude maximum.
• Chute à une vitesse de 1323 km/h.

Le jour où Robert s’élança de sa nacelle depuis la stratosphère, fut l’aboutissement d’un travail méticuleux préparé longtemps à l’avance et réalisé par toute une équipe d’ingénieurs. De nombreux paramètres et contraintes ont été pris en compte afin de garantir la sécurité du sauteur et lui permettre d’établir de nouveaux records de vitesse et d’altitude.

Pour ce projet, vous devrez faire une étude de ce saut, depuis sa préparation jusqu’à sa réalisation au travers de trois grandes phases :

• L’ascension du ballon portant le sauteur
• La chute libre du sauteur qui ressentira un vent qui doit être modélisé par le groupe
• Les effets physiologiques dus à la pression, la température, etc.

Suite à cette étude, vous devrez proposer des pistes d’optimisation du système mis en place afin de prouver qu’il est possible de battre les records d’altitude et de vitesse.

Vous devrez justifier votre modélisation ainsi que vos hypothèses de travail et être force de proposition sur les aspects techniques et/ou scientifiques qui peuvent contribuer à l’atteinte de vos objectifs.

PROJET n°2 : James Cameron vous emmène au fond des mers

Domaines : Hydrostatique, RDM, Transferts thermiques.

Le 26 mars 2012, James Cameron a battu le record de plongée en solo au point le plus profond de la terre, la fosse des Mariannes. Il a piloté le Deepseachallenger sur presque onze kilomètres. « Plonger au plus profond de la fosse des Mariannes, c’est comme passer d’une forêt tropicale humide aux ténèbres du Pôle Nord, dans un ascenseur bondé. » (James Cameron) James Cameron souhaite réitérer l’exploit accompagné de ses trois filles et de son fils pour leur faire visiter le même site. Votre équipe de scientifiques a pour but de dimensionner le Deepseachallenger II, le nouveau sous-marin capable d’emmener cinq personnes.

PROJET n°3 : Le rayonnement Synchrotron SOLEIL

Domaine : Electromagnétisme

Vous travaillez dans un groupe de recherche au Centre du Synchrotron SOLEIL, situé à Saclay, au Sud de Paris. Le synchrotron est le plus récent et le plus puissant des accélérateurs de particules circulaires.

Votre groupe s’attachera dans un premier temps à décrire l’état de l’art et le principe de fonctionnement du Synchrotron. Vous devrez être capable de modéliser le mouvement des particules (vitesses, énergies, trajectoires) confinées dans les champs électromagnétiques à l’intérieur de l’accélérateur. Il vous sera demandé d’expliquer qualitativement le mécanisme de production de rayonnement électromagnétique.

Dans une seconde partie vous allez identifier les différentes applications qui découlent de son utilisation et proposer les bénéfices technologiques dans les divers domaines industriels.

PROJET n°4  : Superstructures : les ponts

Domaines : mécanique, résonance et propagation des ondes

L’entreprise VONCI, spécialisée dans la construction de grosses structures a missionné votre équipe d’experts afin d’expliquer l’effondrement de leur dernière construction : le pont de la basse Chaîne. Vous êtes un groupe de scientifiques chargés de comprendre et d’expliquer les phénomènes mis en jeu lors de cette catastrophe.

PROJET n°5 : Innovation matériaux pour l’aéronautique, l’aérospatiale et l’automobile, le médical : les méthodes et moyens de production du TA6V à la surface de l’Aluminium

Domaine: innovation matériaux

Le titane est un métal très cher mais qui présente des caractéristiques mécaniques, thermiques et chimiques, (résistance à la corrosion) intéressantes

Produire l’alliage de TA6V à la surface de l’Aluminium c’est d’avoir les propriétés du TA6V en surface, ce qui est recherché par plusieurs utilisateurs

PROJETn°6 : Centrale hydraulique

Domaine : mécanique, énergie, électricité

Fonctionnement d’une centrale hydraulique optimisation de l’énergie électrique générée.

PROJET n°7 : Opération de sauvetage en haute montagne

Domaine : mécanique

Une équipe d’alpinistes se retrouve piégée en haute-montagne. Leur état nécessite une opération de sauvetage immédiate. Vous êtes chargé de monter l’opération et D’en contrôler l’avancement. Vous devrez procéder au largage d’un colis de ravitaillement et d’un hélitreuillage.

PROJET n°8 : le Loop fait la force

Domaine : mécanique ; énergie

Le saut à ski est une discipline faisant l’objet de nombreuses compétitions, notamment aux Jeux Olympiques. Le but consiste à sauter le plus loin possible tout en gardant un style esthétique pour le vol et l’atterrissage.

Le projet repose sur une étude dynamique-énergétique d’un dispositif de tremplin à ski avec looping.

Les étudiants devront étudier les étapes d’un saut à ski (distances, temps, vitesses) et faire des calculs de trajectoire à l’aide des théorèmes de conservation de l’énergie. Ils seront également confrontés aux forces non-conservatives et à la dissipation de l’énergie pour aborder de façon réaliste la phénoménologie liée à la cause et aux conséquences du mouvement.

PROJET n°9 : scène de crime

Domaines : chimie

Tout événement, crime, accident, catastrophe naturelle, conflit armé ou autre, laisse des traces sur les lieux où il se produit. L’objectif de l’investigation qui aura lieu par la suite sera d’interpréter correctement les faits, de reconstituer leur déroulement et de comprendre ce qui s’est passé.

Un terrible crime a été commis ce weekend dans votre école. La police a déjà sécurisé la scène et fait appel à votre équipe de la police scientifique afin d’identifier le coupable à l’aide des preuves laissées sur la scène de crime.

PROJET n°10: Hubble, we have a problem

Domaine : optique géométrique / optique ondulatoire

Quelque part dans l’espace, janvier 2017, des débris de météorites atteignent le célèbre télescope Hubble et créent des dommages. Les images transmises par Hubble sont désormais de mauvaises qualités. Les apprenants sont à la place des ingénieurs à la NASA et doivent expliquer les causes du problème.