Nom : Groupe : Date :

1Verdicts et diagnostics

CHAPITRE 13L’ingénierie mécanique

© E

RP

I R

epro

duct

ion

auto

risée

uni

quem

ent d

ans

les

clas

ses

où le

man

uel O

bser

vato

ire e

st u

tilis

é.

CORRIGÉObservatoire / Guide

11801-B

L’ingénierie mécanique

VVVVeeeerrrrddddiiiicccctttt

1 QU’EST-CE QUE L’INGÉNIERIE MÉCANIQUE!? (p. 426)

1. Quelle branche en science et en technologie se concentre plus particulièrement sur l’étudedes objets techniques comportant des pièces en mouvement ?

L’ingénierie mécanique.

2 LES LIAISONS DANS LES OBJETS TECHNIQUES (p. 427-430)

2. Observez cette bicyclette.

a) Quelles sont les quatre caractéristiques de laliaison entre les pneus et leur roue ? Justifiezchacune des caractéristiques.

b) Quelles sont les quatre caractéristiques de la liaison entre l’armature du frein et la poignéedu frein ? Justifiez chacune des caractéristiques.

CHAPITRE 8 CORRIGÉ

Verdicts et diagnostics STEQuestions 1 à 13, 15 à 17, A à E.

CHAPITRE 13

Directe, car il n’y a pas d’organe de liaison entre

les deux pièces.

Élastique, car la surface du pneu est déformable.

Démontable, car il est possible de séparer les deux

pièces sans les endommager.

Totale, car elle ne permet pas de mouvement

indépendant d’une des deux pièces.

Indirecte, car il y a un organe de liaison entre les deux pièces (le boulon).

Rigide, car les surfaces des deux pièces ne sont pas déformables.

Démontable, car il est possible de séparer les deux pièces sans les endommager.

Partielle, car elle permet un mouvement indépendant de la poignée de frein.

Nom : Groupe : Date :

2Verdicts et diagnostics

CHAPITRE 13L’ingénierie mécanique

© E

RP

I R

epro

duct

ion

auto

risée

uni

quem

ent d

ans

les

clas

ses

où le

man

uel O

bser

vato

ire e

st u

tilis

é.

CORRIGÉObservatoire / Guide

11801-B

c) Quell es sont les car ac tér is ti ques de la l iai son ent re l e t ube hor iz ont al et l e tube de di rec ti on ?Justifiez chacune des caractéristiques.

3. Combien de degrés de liberté possède la roue avant de la bicyclette illustrée à la question 2 ?Expliquez votre réponse.

3 LA FONCTION GUIDAGE (p. 431-435)

4. Observez les trois objets suivants.

a) Pour chacun de ces trois objets, précisez le type de guidage utilisé.

b) Identifiez les organes de guidage dans chacun des objets.

Le robinet : un guidage hélicoïdal.

La paire de pinces : un guidage en rotation.

L’équerre combinée : un guidage en translation.

Le robinet : un écrou.

La paire de pinces : un rivet.

L’équerre combinée : une règle.

Indirecte, car il y a un organe de liaison entre les deux pièces (la soudure).

Rigide, car les surfaces des deux pièces ne sont pas déformables.

Indémontable, car il est impossible de séparer les deux pièces sans les endommager.

Totale, car elle ne permet pas de mouvement indépendant d’une des deux pièces.

La roue avant ne possède qu’un degré de liberté, puisqu’elle ne peut avoir qu’un mouvement de rotation

par en avant ou en arrière, donc un seul mouvement indépendant par rapport à la pièce à laquelle elle

est liée.

1 2 3

Bras

Nom : Groupe : Date :

3Verdicts et diagnostics

CHAPITRE 13L’ingénierie mécanique

© E

RP

I R

epro

duct

ion

auto

risée

uni

quem

ent d

ans

les

clas

ses

où le

man

uel O

bser

vato

ire e

st u

tilis

é.

CORRIGÉObservatoire / Guide

11801-B

5. Pour chacun des énoncés suivants, précisez quel facteur de variation de l’adhérence entredeux surfaces est mis en évidence.

a) Sur les marches d’un escalier, on appose des bandes rugueuses afin d’éviter que lespersonnes glissent lorsqu’elles y montent.

b) Généralement, plus il fait froid, mieux un ski de fond glisse sur la neige.

c) Pour faire du sport dans les gymnases, il ne faut pas porter de souliers avec des semellesen cuir, pour éviter les blessures.

d) Chaque printemps, Youri applique de l’huile sur la chaîne de sa bicyclette, afin d’éviterqu’elle s’use prématurément.

6. Lors de plusieurs compétitions sportives en gymnastique, par exemple au cours de l’épreuvede la barre fixe, les athlètes recouvrent leurs mains de poudre.

a) Quelle est la fonction mécanique de la poudre ?

b) Quelle est l’utilité de la poudre lors de cette épreuve ?

4 LES SYSTÈMES DE TRANSMISSION DU MOUVEMENT (p. 435-445)

7. Observez ci-contre le système de transmission du mouvementsouvent utilisé pour orienter le conduit d’éjection d’unesouffleuse à neige.

a) Comment s’appelle ce système de transmission dumouvement ?

b) Précisez le nom de l’organe moteur de ce système etindiquez de quelle couleur il est illustré (voir l’illustrationen couleurs dans le manuel, p. 451).

L’état des surfaces mises en contact.

La température.

La nature des matériaux mis en contact.

La présence d’un lubrifiant.

La fonction lubrification.

Elle permet de réduire le frottement entre les mains de l’athlète et la barre fixe, lui permettant de

mieux performer.

Un système à roue dentée et à vis sans fin.

Nom l’organe moteur : la vis sans fin.

Couleur : rouge.

Nom : Groupe : Date :

4Verdicts et diagnostics

CHAPITRE 13L’ingénierie mécanique

© E

RP

I R

epro

duct

ion

auto

risée

uni

quem

ent d

ans

les

clas

ses

où le

man

uel O

bser

vato

ire e

st u

tilis

é.

CORRIGÉObservatoire / Guide

11801-B

c) Précisez le nom de l’organe mené de ce système et indiquez de quelle couleur il est illustré (voir l’illustration en couleurs dans le manuel, p. 451).

Nom de l’organe mené : la roue dentée.

Couleur : bleu.

d) Ce système de transmission du mouvement comporte-t-il un organe intermédiaire ? Si oui,quel est son nom ?

Ce système ne comporte pas d’organe intermédiaire.

e) Si un ut il is ateur déci de d’ or ienter le conduit d’ éj ec ti on en forç ant dir ect ement s ur cett e pièce, cela risque d’endommager le système de transmission du mouvement. Expliquez pourquoi.

8. On propose comme défi à Inès de fabriquer un système à roues dentées comportant deuxroues dentées à partir des roues dentées suivantes.

a) Quelles roues Inès devra-t-elle choisir pour réaliser son système à roues dentées ?

b) Sur quelle particularité des roues s’est-elle penchée pour faire son choix ?

9. Parmi les systèmes de transmission du mouvement ci-dessous, déterminez ceux où lesmouvements de rotation sont correctement illustrés.

La denture des roues.

Si une force est appliquée sur le conduit d’éjection pour l’orienter, l’organe moteur du système de

transmission du mouvement devient alors la roue dentée. Or, l’organe moteur d’un système à roue

dentée et à vis sans fin est la vis sans fin, et ce système est irréversible. C’est pourquoi il y a alors

risque de bris.

A B C

Les roues A et C.

a) b) c) d)

Les systèmes b) et d).

Nom : Groupe : Date :

5Verdicts et diagnostics

CHAPITRE 13L’ingénierie mécanique

© E

RP

I R

epro

duct

ion

auto

risée

uni

quem

ent d

ans

les

clas

ses

où le

man

uel O

bser

vato

ire e

st u

tilis

é.

CORRIGÉObservatoire / Guide

11801-B

10. Observez le mécanisme ci-contre.

a) Quel est le système de transmission du mouvement utilisé dans cet objet technique ?

b) Quel type de roue est utilisé dans ce système ?

11. À partir des informations données dans les illustrations,calculez le rapport de vitesse des roues dans chacun dessystèmes de transmission du mouvement suivants.

En a), de la grande roue vers la plus petite, le rapport de vitesse est 2. En b), de la grande poulie

vers la plus petite, le rapport de vitesse est 5.

12. Observez les deux systèmes à roue dentée et à vis sans fin ci-dessous.

Identifiez le système où la diminution de la vitesse derotation est la plus importante. Expliquez pourquoi.

13. Dans le système à chaîne et à roues dentées ci-dessous, la vitesse de rotation de la rouemotrice est de 60 tours par minute. À partir des informations données dans l’illustration,calculez la vitesse de rotation de l’autre roue.Exprimez votre réponse en tours/minute.

⇒⇒⇒⇒ La question 14 ne s’adresse pas aux élèves du programme STE.

Le système à roues dentées.

Des roues coniques.

a) b)

C’est dans le système a) que la diminution de la vitesse est la

plus importante, car la roue dentée de ce système possède

plus de dents que celle du système b).

La vitesse de rotation de la roue menée est de

45 tours/minute.

a) b)

Nom : Groupe : Date :

6Verdicts et diagnostics

CHAPITRE 13L’ingénierie mécanique

© E

RP

I R

epro

duct

ion

auto

risée

uni

quem

ent d

ans

les

clas

ses

où le

man

uel O

bser

vato

ire e

st u

tilis

é.

CORRIGÉObservatoire / Guide

11801-B

5 LES SYSTÈMES DE TRANSFORMATION DU MOUVEMENT (p. 445-449)

15. Observez le système de transformation du mouvement ci-contre.

a) Comment s’appelle ce système de transformation dumouvement ?

b) Laquelle des deux roues dentées aura la vitesse derotation la plus élevée ? Expliquez pourquoi.

16. Pour arriver à tendre la corde d’une corde à linge,on peut employer un tendeur, tel que le montrela figure ci-contre. Précisez quel système detransformation du mouvement est utilisé dansce cas.

Un système à vis et à écrou.

17. Observez les systèmes de transformation du mouvement ci-dessous.

a) Comment s’appelle ce système de transformation du mouvement ?

b) Précisez lequel de ces quatre systèmes est construit à l’aide d’un excentrique.Expliquez pourquoi.

c) Quelle est l’utilité du ressort dans ces systèmes ?

d) Dans lequel des quatre systèmes la tige se soulèvera-t-elle le plus haut ?

Un système à pignons et à crémaillère.

C’est la roue A qui aura la plus grande vitesse de rotation,

car c’est elle qui a le moins de dents.

A B C D

Des systèmes à came et à tige-poussoir.

C’est le système B qui est construit à l’aide d’un excentrique, puisque son axe de rotation n’est pas

placé en son centre.

Il permet de s’assurer que la tige s’appuie constamment sur la surface de la came ou de

l’excentrique.

Dans le système B.

Nom : Groupe : Date :

7Verdicts et diagnostics

CHAPITRE 13L’ingénierie mécanique

© E

RP

I R

epro

duct

ion

auto

risée

uni

quem

ent d

ans

les

clas

ses

où le

man

uel O

bser

vato

ire e

st u

tilis

é.

CORRIGÉObservatoire / Guide

11801-B

QUESTIONS SYNTHÈSES

A. Observez le contenant de correcteur liquide ci-contre.

a) Quelles sont les caractéristiques de la liaison entrele couvercle et la tige du pinceau ?

b) Quelles sont les caractéristiques de la liaison entrele couvercle et le réservoir ?

c) Dans cet objet, quelle pièce agit à titre d’organe deguidage ?

d) Quelle forme de guidage est présente dans cet objet ?

e) Quelle particularité possède l’organe de guidage qui lui permet d’offrir ce type de guidage ?

B. Précisez combien de degrés de liberté ont les pièces suivantes dans le contenant decorrecteur liquide illustré à la question précédente.

a) Le couvercle, lorsqu’il est lié au réservoir.

b) La tige du pinceau, lorsqu’elle est liée au couvercle.

C. Parmi les types de colle les plus utilisés figure la colle en bâton.Dans le tube, le bâton de colle est lié à un écrou. Pour fairesortir ou entrer le bâton de colle du tube, il suffit de tourner latête de la vis à la base du tube.

a) Dans les objets techniques, quelle fonction mécaniquea habituellement la colle ?

b) Quelle pièce agit comme organe de guidage pour lemouvement du bâton de colle ? Précisez quel estle type de guidage.

Directe, rigide, indémontable, totale.

Directe, rigide, démontable, partielle.

Le réservoir (plus précisément, l’embout du réservoir).

Un guidage hélicoïdal.

Il possède des filets.

Deux, soit une rotation et une translation selon le même axe.

Aucun.

La fonction liaison.

C’est le tube qui agit comme organe de guidage. Il guide le

bâton de colle en translation.

Nom : Groupe : Date :

8Verdicts et diagnostics

CHAPITRE 13L’ingénierie mécanique

© E

RP

I R

epro

duct

ion

auto

risée

uni

quem

ent d

ans

les

clas

ses

où le

man

uel O

bser

vato

ire e

st u

tilis

é.

CORRIGÉObservatoire / Guide

11801-B

c) Le système permettant de faire entrer ou sortir le bâton de colle du tube est-il un systèmede tr ans mi ss i on du mouvement ou un s y st ème de tr ans formati on du mouv ement ? Spéc if iez de quel système il s’agit.

d) Donnez les quatre caractéristiques de la liaison entre le couvercle et le tube.

D. Observez le tube de colle en bâton illustré à la question précédente.

a) Combien de degrés de liberté possède l’écrou dans le tube de colle ? Précisez lequel oulesquels.

b) Le couvercle jouit de combien de degrés de liberté lorsqu’il est lié au tube de colle ?Spécifiez lequel ou lesquels.

c) Expliquez pourquoi il est important qu’il y ait de l’adhérence entre une colle et les pièces quisont à lier.

E. Préparez votre propre résumé du chapitre 13 en construisant un réseau de concepts.

DDDDiiiiaaaaggggnnnnoooossssttttiiiicccc

1. Pourquoi considère-t-on l’énergie mécanique qui provient d’un moteur électrique plus verteque celle d’un moteur à combustion ? Donnez au moins deux raisons.

2. Comment pouvez-vous contrer les effets néfastes de l’utilisation du moteur à combustion lorsdu choix d’un moyen de transport ? Donnez quelques exemples.

Réponses variables. Exemple. L’énergie mécanique provenant d’un moteur électrique ne cause pas de

gaz à effet de serre et ne demande pas d’extraire ni de transporter des matières fossiles.

Réponses variables. Exemples. En optant pour le transport en commun ou le covoiturage lorsque c’est

possible ; en respectant les limites de vitesse sur les routes ; en s’assurant que les pneus du véhicule sont

gonflés adéquatement.

Voir la section « Réseaux de concepts » dans le guide B.

Il s’agit d’un système de transformation du mouvement, plus particulièrement un système à vis et à

écrou.

Directe, rigide, démontable, partielle.

Un seul, soit une translation selon un seul axe.

Deux, soit une translation et une rotation selon le même axe.

S’il n’y a pas d’adhérence entre la colle et les pièces à lier, la colle glissera simplement et ne pourra

pas agir comme organe de liaison.