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Première prise !Par : Andrew O’Connor et Francis Lalancette

Résumé : Première prise! O’Connor. A et Lalancette. F. Projet en sciences. Sciences de la nature, Cégep St-Félicien. Différentes pièces recyclées, dont un moteur électrique, une chaîne, des engrenages et des contreplaqués ont été utilisés pour créer « Première prise! ». Ce projet consiste en la réalisation d’un lance-balle qui peut être utilisée comme un lanceur de balle donnée, pour servant à la pratique des joueurs. Un prototype pouvant effectuer des lancers respectant les règles du jeu a été conçu à l’aide d’un budget restreint et d’outils rudimentaires.

Abstract: Strike one! O’Connor. A. And Lalancette. F. Made for the science fair. Natural science, College of Sain-Félicien. Made out of different types of recycled pieces such as an electrical motor, a metal chain, separate gears and sheets of plywood. This project consists on creating an automatic ball-launcher that will recreate the softball arc of a pitcher. This prototype will be made to respect the length and the height of a normal pitch while using a restricted budget.

Introduction

Étant donné notre passion pour les sports, en particulier le baseball, nous allons faire la conception d'un ''Lance Balle'' qui combinera différents théorèmes liés à la physique mécanique. Il y a plusieurs sortes de lance-balle, la plupart utilisant des roues qui tournent à la vitesse désirée.

La conception sera faite en plusieurs étapes. La recherche de modèle, la création de croquis, l'élaboration du matériel, la construction, l’expérimentation et finalement l'expo-science.

Buts

Construire un lance-balle qui pourra éventuellement remplacer un lanceur de balle donnée.

Utiliser le plus de matériaux recyclés possible. Améliorer nos connaissances personnelles, ainsi que notre autonomie.

Hypothèses

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Mots clés : physique, première prise, balle donnée, lance- balle

Faire la conception d’un lance-balle fonctionnel qui pourra éventuellement remplacer un lanceur de balle donnée.

Le lance balle va être en règle (hauteur, distance, vitesse, etc.) pour pouvoir vraiment pratiquer les frappeurs.

Théorie

Tout d’abord, le rôle du lanceur à la balle donnée est de lancer la balle au frappeur de l’autre équipe sans que celui-ci puisse la frapper, mais le lancer doit être cadré c’est-à-dire qu’il doit atterrir sur le marbre. Le marbre ou l’assiette (figure 4) a la forme d’un pentagone irrégulier. C’est un rectangle de 43,18 cm par 21,59 cm surmonté d’un triangle isocèle de base de 43.18 cm et d’une hauteur de 21,59 cm. La surface visée a donc une aire de 1398,38 cm2 ou 0,1398 m2. Lorsque le lancer arrive trois fois sur le marbre sans que le frappeur n’ait réussi à le frapper, il est retiré. Un lanceur doit donc être très précis. Il faut aussi savoir que le lanceur d’une équipe de balle donnée est habituellement à 14.02 mètres (environ 46 pieds) en face du frappeur et par le fait même du marbre (voir figure 2 et 3). De plus, à la balle donnée, la hauteur à laquelle la balle peut être lancée est située entre 1.83 m (environ 6 pieds) et 3.65 m (environ12 pieds) de hauteur par rapport au sol.

Le rôle d’un lance-balle est de reproduire le plus justement possible le lancer d’un être humain pour que les frappeurs puissent se pratiquer.

Matériel

Du bois (de différentes tailles) Des balles de balle molle

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Figure 2 : Un marbre

Figure 3 : Positions

Figure 4 : Dimensions du losange

Des roues dentées Une chaine Un pneu Une tige de fer Du tuyau de cuivre et de la graisse ou des roulements à billes Des vis Un bâton de baseball Un moteur électrique DE LA BONNE HUMEUR

Outils

Perceuse Banc de scie Pinces Clés Soudeuse Tournevis Etc.

Montage

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Montage du système de lancement (figure 6) :

Ce qui est mis en évidence sur la photo, c’est le montage de la roue et de l’engrenage sur la tige qui servira de système de propulsion pour la balle. Ce système est constitué d’une tige de fer sur laquelle la roue a été soudée et la roue dentée fixé. C’est la roue dentée qui est reliée au moteur.

Montage de la base (figure 5) :

La base est constituée de trois retailles de contre-plaqué. Il y a une base et deux cotés qui serviront de support pour le système de lancement. Le tout est assemblé à l’aide de vis et de fer angle. C’est ce qui tient le tout. L’image de droite montre un aperçu de toutes les pièces rassemblées.

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Montage du système de lancement (figure 6) :

Ce qui est mis en évidence sur la photo, c’est le montage de la roue et de l’engrenage sur la tige qui servira de système de propulsion pour la balle. Ce système est constitué d’une tige de fer sur laquelle la roue a été soudée et la roue dentée fixé. C’est la roue dentée qui est reliée au moteur.

Le moteur (figure 7) :

Le moteur sur cette photo est celui qui est utilisé dans le lance-balle. C’est tout simplement un vieux moteur électrique qui a été récupéré. À celui-ci a été installée une roue dentée qui permet de faire tourner la roue.

Le système de propulsion (figure 8) :

Le système de propulsion est constitué d’une aile de motocyclette en plastique très résistant qui sert de rampe de lancement. La balle est déposée derrière dans l’aile, roule vers la roue, et lorsqu’elle se trouve coincée entre l’aile et la roue, celle-ci la propulse.

Le résultat final (figure 9) :

La photo de droite montre le montage assemblé et prêt à être utilisé. Sur le côté gauche du lance-balle, il y a un assemblage de fils qui partent d’un interrupteur jusqu’au moteur. Il y a aussi un garde pour la chaine, pour éviter les blessures en cas de bris.

Résultats En premier lieu, pour prévoir comment la propulsion de la balle puisse s’effectuer, il a fallu esquisser le schéma de montage de diverses manières. Après mure réflexion, étant donné du matériel restreint, la décision de créer un lance-balle avec seulement une roue semblait la plus logique pour subvenir à nos critères de conception. La création de cet objet utilitaire peut sembler plutôt simple à première vue, mais ce qui fut un véritable obstacle était de trouver les pièces nécessaires à l’assemblage.

Après avoir fait la création de cette machine, les résultats obtenus sont plus que satisfaisant, c’est-à-dire que sur 30 lancers effectués, 22 (73,33%) d’entres eux étaient placés au bon endroit. L’optimisation des résultats est due au fait qu’il est possible de gérer l’intensité du courant. De cette manière, en ajustant l’alimentation du lance-balle, le système de propulsion créé par le moteur fait varier les distances produites lors de

l’éjection de la balle. Aussi, il est possible de faire varier l’angle avec laquelle le projectile quitte la rampe de lancement simplement en déplaçant quelques vis près de l’aile ou encore en ajoutant des blocs dans les coins sous le lance-balle. En jouant avec ces variantes, cet engin peut effectuer de nouvelles fonctions dans le but de pratiquer d’autres positions; par exemple des roulants pour pratiquer l’arrêt-cour, tout comme des ballons pour ceux au champ. D’autre part, le projet était majoritairement axé sur la création et non les résultats obtenus. En ce sens, il est difficile à première vue d’envisager où la balle atterrira, donc pour régler ces embuches expérimentales, la méthode d’essais et erreurs a été la démarche utilisée.

Mais, il faut aussi prendre en considération le fait qu’il n’y a aucun lanceur parfait, donc le lance-balle peut ne pas l’être complètement aussi. Les lancers de lanceur humain ne sont pas toujours constants et ultra précis, tout comme ceux du lance-balle.

Discussion Interprétation

Suite à la réalisation du montage élaboré ci-dessus, les résultats obtenus furent un projet final fonctionnel. Les buts et les hypothèses furent tous atteints. Cette création divine effectue des lancers dignes d’un lanceur de balle donnée. Ceux-ci sont parfaits pour la pratique des frappeurs, ils leur permettront d’augmenter leur moyenne au bâton considérablement.

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Figure 10

Critique

Pour que cette machine lance des balles de manière autonome, il faudrait installer un processus permettant de distribuer les balles tout seul sans avoir à toujours en remettre une nouvelle manuellement. Ainsi, afin de ne pas gruger le bois lors de la rotation du moteur, la tige est introduite à l’intérieur d’un petit cylindre de cuivre coupé. Toutefois, malgré la lubrification du tuyau, ce procédé crée une certaine tension et résulte avec d’importantes vibrations au niveau de la machine. De plus, dû au fait que la création entière est fabriquée à partir de matériaux recyclés, la tige de fer a perdue sa forme initiale créant désormais une lacune quant à l’inclinaison de la roue. Cependant, quant à la robustesse de la machine, elle a été conçue avec rigueur et précision pour que ce soi-disant robot puisse résister à toute éventualité. Le renfort procuré par le contreplaqué assure la stabilité et la résistance aux balles envoyées en sa direction, mais rend l’accessibilité au moteur plutôt difficile. L’expérimentation par essai et erreur à permis l’utilisation variée de matériel, ce qui a fait en sorte qu’il n’y a aucune gaspille.

Suggestions

Le résultat final a permis d’émettre de nouvelles hypothèses, notamment en raison de quelques lacunes qui sont apparues tout au cours du projet. En voici quelques-unes :

Ajouter un réservoir pour les balles. Faire rouler le système de propulsion dans des roulements à billes pour une

meilleure stabilité. Remplacer ou redresser la tige de fer du système de lancement pour encore

une fois une meilleure stabilité ainsi qu’une meilleure précision. Faire en sorte que le moteur soit accessible en cas de bris ou autre problème

semblable.

Retombées et applications possibles

Ce projet n’aura pas d’impact directement sur l’environnement. Cependant, il sera fait en sorte qu’il soit construit avec des pièces et des matières recyclés. Une autre vie sera donnée à certains objets. Ce projet aura cependant des répercussions sur la société, ceux-ci se feront ressentir autant chez les jeunes que chez les adultes. La construction de ce lance-balle qui sera donné ou vendu à l’équipe de baseball le «Tico-Tico» permettra à ces athlètes de mieux performer et il attirera des gens à vouloir jouer au baseball, c’est-à-dire à faire du sport. Le sport et les activités physiques devront devenir une partie intégrante de la société du Québec dans le futur pour sa santé.

Conclusion

En conclusion, le lance-balle est un succès. Le projet s’est déroulé sans encombre. Le lance-balle est capable de lancer avec assez de précision pour pouvoir pratiquer des frappeurs. Il reste cependant quelques petits détails à régler.

MédiagraphieFigures

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# Fig 1 : http://www.lecourriersud.com/media/photos/unis/2010/02/02/photo_394404_resize.jpg

# Fig 2, 3 et 4 :http://popflyepinal.e-monsite.com/pages/le-terrain-de-softball/#

# Fig 5 à 10 :O’Connor A. et Lalancette F.

Ouvrages de référence

- http://www.usherbrooke.ca/sport/fileadmin/sites/sport/Intra-muros/PDF_Intra- muros-reglements/Reglements_Balle_donnee_E10.pdf

- http://www.youtube.com/watch?v=7TgjLPJ4a_w

- http://www.youtube.com/watch?v=7iei7cuCudA

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