Comment évaluer le rendement énergétique d'un dispositif ?

Certains véhicules de secours sont équipés d'un treuil permettant de tirer ou soulever une charge lourde.

Comment calculer le rendement énergétique d'un tel dispositif ?

Le rendement d'un dispositif de levage dépend-il de la charge soulevée ?

L'expérience consiste à déterminer le rendement d'un dispositif de levage. Partant en position basse, la mise en action du moteur va permettre de soulever une charge de masse $m$, d'une hauteur $h$ pendant la durée $\Delta t.$

L'expérimentateur doit :

• apporter un soin particulier pour mesurer la durée $\Delta t$ du levage ;
• réaliser plusieurs expériences successives afin de valider les résultats expérimentaux ;
• faire varier au moins deux paramètres expérimentaux afin d'étudier leur influence sur la valeur du rendement ;
• veiller à ce que l'intensité du courant et la tension aux bornes du moteur soient constantes au cours de la montée.

• Générateur de tension continue adapté au monte-charge ;
• Moteur monte-charge avec réducteur (environ 400 tours/minute) et interrupteur marche/arrêt ;
• Potence, ficelle et crochet ;
• Plusieurs masses à suspendre de 100 g ;
• Voltmètre, ampèremètre ;
• Chronomètre ;
• Mètre mesureur.

• Énergie potentielle de pesanteur à une altitude $z$ :
  $E_{\mathrm{pp}}=m\cdot g\cdot z$ avec $m$ en kg, $z$ en m, $E_{\mathrm{pp}}$ en J et $g=$ 9,8 N·kg^‑1 ;
• Énergie de transfert électrique : $E_{\acute{\mathrm{e}}\mathrm{lec}}=U\cdot I\cdot \Delta t$ avec $U$ en V, $I$ en A, $\Delta t$ en s et $E_{\acute{\mathrm{e}}\mathrm{lec}}$ en J ;
• Rendement : $\eta =\frac{E_{\mathrm{pp}}}{E_{\acute{\mathrm{e}}\mathrm{lec}}}.$