Moteur - Définition et Explications

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Moteur à combustion interne V6 d'automobile
Moteur à combustion interne V6 d'automobile

Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]

Historique

Les générations d'humains qui nous ont précédé inventèrent, en observant la nature, les premiers moteurs utilisant l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) potentielle de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) entraînant les roues à aubes ou l'énergie cinétique (L'énergie cinétique (aussi appelée dans les anciens écrits vis viva, ou force vive) est...) du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface...) entraînant les hélices des moulins.

Le premier moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) vraiment indépendant de la nature, adaptable en situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un...), est la machine à vapeur (La machine à vapeur est une invention dont les évolutions les plus significatives datent...). Ce moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) est basé sur une chaudière (Une chaudière est un appareil (voire une installation industrielle, selon sa puissance),...) produisant de la vapeur () d'eau, vapeur qui est utilisée pour mouvoir un piston dans un cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée...). Ce mouvement de translation est transformé en rotation par un jeu de bielles, couple qui entraîne un volant d'inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa...), puis une machine, un mécanisme quelconque, ou des roues.

Au XIXe siècle le moteur à explosion (Le moteur à explosion est un moteur à combustion interne principalement utilisé pour...), qui utilise la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) dégagée par combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la...) d'un carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...), fut développé et adapté aux premières automobiles ainsi qu'aux premiers avions. Depuis, il poursuit ses progrès en terme de rendement et d'adaptation aux normes antipollution. Ce moteur est, lui aussi, équipé de bielles et pistons, sauf que la production de chaleur se fait au même endroit que la production de travail (moteur à combustion interne), en d'autre termes, la combustion produit directement un travail ..

Devant le besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) croissant de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) pour propulser les avions militaires, les moteurs à réaction furent activement développés pendant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) Guerre mondiale en parallèle avec les moteurs fusée (Fusée peut faire référence à :) pour les missiles. Comme ces derniers ont des rapports poids/puissance ou une puissance massique (La puissance massique est le ratio d'une puissance (en W) par une masse (en kg). La puissance...) sans équivalent, malgré des rendements plutôt faibles, ils sont toujours développés activement pour mouvoir avions et fusées.

Fonctionnement

Représentation symbolique d'un moteur dans un circuit électrique
Représentation symbolique d'un moteur dans un circuit électrique (Un circuit électrique est un ensemble simple ou complexe de conducteurs et de composants...)

C'est une machine transformatrice d'énergie calorifique à une énergie mécanique (L'énergie mécanique est une quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l'énergie...), la majorité des moteurs fournissent l'énergie par la rotation d'un axe. De ce fait, ils fournissent un travail sous forme de couple. La vitesse (On distingue :) de rotation des moteurs est souvent exprimée en tours par minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...) (tr/min).

Toutefois les vérins et autres actionneurs linéaires fournissent une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) associée au mouvement de translation entretenu. Contrairement aux moteurs rotatifs, les moteurs linéaires n'autorisent le mouvement de translation que sur une course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) limitée par leur géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...).

De nos jours, le cas le plus courant d'un moteur rotatif (Un moteur rotatif est un moteur à explosion tournant autour de son vilebrequin qui reste fixe. Ce...) pur est celui du moteur électrique, il existe une gamme quasiment infinie du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) des performances.

Classification

Moteur à inertie

Une multitude de systèmes transformant un mouvement mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) en un autre ont vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), pensés et testés par les inventeurs et ingénieurs.

  • Les moteurs à ressort ou à élastique, éventuellement régulés par : un système de ressort et de Roue à rochet (Une roue à rochet est un dispositif anti-retour limitant un mécanisme rotatif à tourner dans un...) (montre), ou par un balancier (pendule).
    • Moteur à élastique de modèle réduit ou de jouet;
    • Ressort de montre ou chronomètre mécanique;
    • Horloge à balancier;
  • La chute d'un poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) dans un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) (pendule) :
    • Horloge à poids;
    • Moteur d'entraînement de lentille de phare.

Tous ces systèmes peuvent être considérés comme des moteurs à inertie.

En revanche les dispositifs suivants ne sont que des organes de transmission de force :

  • Poulie;
  • Cabestan;
  • Moufle;
  • Trébuchets.

Moteur chimique sans combustion

Dans ces moteurs, une réaction chimique est exploitée directement pour produire du travail ou du mouvement ; la chaleur est un sous-produit (utile ou nuisible, selon le cas).

  • flagelle (Le flagelle est génériquement un organite assurant la mobilité d'une cellule. Les...) et Cil (Les cils sont des poils, qui poussent sur le bord libre des paupières des êtres humains...) vibratile
  • muscle (Les muscles sont une forme contractile des tissus des animaux. Ils forment l'un des quatre types...)
  • moteur moléculaire

Moteur électrique

  • Moteur rotatif
  • Moteur ionique (Un moteur à ions est un moteur qui produit sa force de propulsion en projetant des ions à très...)
  • Moteur linéaire
  • Électroaimant (Un électro-aimant est un organe électrotechnique produisant un champ électromagnétique...)

Moteurs à pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...)

Ces moteurs utilisent comme source de mouvement la différence de pression entre deux sources.

Isotherme

Les moteurs isothermes transforment une puissance hydraulique (L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides. En tant que telle, les...) (pression * débit) en puissance mécanique (force * vitesse). Le cycle du fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...) se fait théoriquement à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) constante, à l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...), ce sont alors des pompes ou des ventilateurs.

  • Rotatif :
    • Turbine ;
    • Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) à vent ;
    • Éolienne ;
    • Moteur à air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) comprimé ;
    • Moteur hydraulique.
  • Linéaire :
    • Vérin (Un vérin est un tube cylindrique (le cylindre) dans lequel une pièce mobile (le piston) sépare...) pneumatique ;
    • Vérin hydraulique.

Moteur thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...)

La pression haute peut être obtenue par chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un...) (production de chaleur par combustion d'un carburant, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) pouvant alors constituer une machine à combustion externe ou interne :

  • Moteur à combustion externe : ce type de moteur peut utiliser toute source de chaleur , pas seulement celle issue d'une combustion :
    • Machine à vapeur
    • moteur à air chaud
      • moteur Ericsson
      • moteur Stirling (Le moteur Stirling est un moteur à énergie externe. Le fluide principal est un gaz soumis...)
  • Moteur à combustion interne :
    • Moteur à explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un...)
    • Propulsion à réaction (La propulsion à réaction est une technique permettant de faire avancer un véhicule. Elle est...)
      • Aérobies (utilisation de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) de l'air)
        • turboréacteur (Le turboréacteur est un système de propulsion essentiellement utilisé pour les...)
        • statoréacteur (Le statoréacteur est un système de propulsion par réaction des aéronefs, dont...)
        • pulsoréacteur (Le pulsoréacteur est un moteur à réaction cyclique, breveté indépendamment en Allemagne et en...) et moteur à ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) de détonation (Une détonation est une onde de combustion extrêmement violente, qui se propage à une...) pulsées
      • Anaérobies (utilisation d'un comburant (Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un...) embarqué)
        • moteur-fusée (Les moteurs-fusées sont des moteurs à réaction utilisés sur les...)
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