Doc. 1 : Deux principes techniques

Séance 2

Problématique :

Comment décrire le principe général de fonctionnement d’un objet technique ?

2-1 Le principe technique

Ce document montre deux principes techniques mécaniques souvent mis en oeuvre dans des véhicules. 1. Indiquez la roue dentée qui tourne le plus vite (a). La roue dentée qui tourne le plus vite est la roue dentée 1. Une démonstration en classe permet de mettre en évidence ce phénomène. Il est également possible de montrer une application de ce principe technique sur un vélo. Exemple : Considérons un vélo avec un grand plateau de 48 dents et un pignon de 12 dents. Quand un cycliste fait un tour de pédale, le grand plateau fait aussi un tour et 48 dents défilent. À l’arrière, dans un même temps, défilent également 48 dents, comme le petit pignon ne fait que 12 dents, il doit donc faire 4 tours. En conclusion, pour un tour de pédale, la roue fait 4 tours. 2. Précisez si la roue de la voiture tourne plus vite ou moins vite que le moteur (b). Sur l’axe du moteur est fixée une roue dentée d’un diamètre inférieur à la roue dentée fixée sur l’axe des roues. Les roues de la voiture tournent donc moins vite que le moteur. 3. Indiquez ce qui permet, dans la situation 2, de maintenir en équilibre une masse de deux kg avec une masse de un kg (c). Un bras de levier est la distance séparant une extrémité du levier de son point d’appui. C’est aussi le rapport des deux bras qui donne l’amplitude de l’effet de levier. Dans la situation 1, ce rapport est égal. Dans la situa-tion 2, la position du point d’appui a été modifiée de façon à obtenir un bras de levier plus long sur le côté droit. On précisera que le principe du levier peut être utilisé de deux manières : – pour amplifier un mouvement, en amplitude ou en vitesse ; – pour amplifier un effort. 4. Indiquez la meilleure position des doigts permettant d’actionner le freinage avec un minimum d’effort (d). Plus le bras de levier est long, plus l’effort sera amplifié. Il est donc préférable de positionner ses doigts à l’extrémité du levier de frein pour pouvoir freiner en exerçant un minimum d’effort. 5. Citez deux objets utilisant ces deux principes techniques. Le principe de transmission de mouvement par engrenage se retrouve sur un vélo, une moto, une trot-tinette électrique. La boîte de vitesses d’une voiture est également constituée d’engrenages. Le principe du levier est utilisé dans de nombreux outils : pinces, clés, matériel de jardinage (pelles, bêches…) et pour soulever des charges tels les petits chariots (diables) munis de deux roues basses et les brouettes.

1. Indiquez l’intérêt de ces deux représentations pour comprendre le fonctionnement de la trottinette. La première représentation est un dessin d’ensemble de la trottinette, elle permet de visualiser la trottinette en totalité avec les différentes pièces la composant. La deuxième représentation est une vue en éclaté des éléments qui réalisent la fonction technique « transmettre un mouvement ». Elle permet de visualiser précisément chaque pièce et de connaître son nom. 2. À partir de la représentation disponible sur votre cédérom, identifiez le nom des principaux éléments assurant cette fonction technique (b). Pour réaliser cette identification, il suffit de déplacer le curseur de la souris sur une pièce pour obtenir son nom.

2-2 La description du fonctionnement d’un objet technique

Doc. 2 : L’identification des principaux élé-ments d’une trottinette électrique

Moteur Courroie Moteur engrenage

Moteur circlip

Roue Roue roulement

Roue arrière engrenage

Roue arrière axe Roue arrière

entretoise Roue arrière écrou

Roue arrière rondelle

Moteur entretoise

Moteur vis

cadre

Doc. 3 : Le principe de fonctionnement d’une direction d’automobile

Ce document montre deux types de représentation permettant de décrire le fonctionnement d’une di-rection d’automobile. Le schéma fait référence aux symboles généralement utilisés pour décrire les liaisons ci-nématiques ; il n’est en aucun cas nécessaire de les faire apprendre aux élèves.

Correction et échange… Réponse à apporter à la problématique

Je résume…

Pour décrire le principe général de fonctionnement d’un objet technique, je m'intéresse tout d’a-

bord aux différentes pièces qui constituent cet objet technique. Je cherche à connaître leur nom,

leur position, ainsi que leur fonction (c’est à dire à quoi elles servent).

J’essaye ensuite de comprendre comment ces pièces agissent les unes avec les autres pour faire

fonctionner l’objet technique.

Il existe plusieurs types de représentation pour décrire le principe général de fonctionnement d’un

objet technique.

Certains sont proches du réel : perspective, vue 2D, modèle numérique 3D

D’autres sont plus simplifiés : croquis, schémas

1. Listez le nom des principales pièces composant ce système de direction (a). On peut répondre à cette question en utilisant l’exercice interactif présent sur le cédérom : 2. Indiquez dans quel sens se déplace la crémaillère (flèche rouge ou bleue) quand le volant est tourné dans le sens indiqué par la flèche verte (a). Quand le volant est tourné dans le sens indiqué par la flèche verte, la crémaillère se déplace dans le sens de la flèche rouge. Les élèves peuvent répondre à cette question à partir de l’observation du document et vérifier la réponse en utilisant l’animation présente sur le cédérom qui montre clairement le sens de déplace-ment de la crémaillère quand on actionne le volant. 3. Légendez le schéma présent sur votre cédérom (b).

Le principe de fonctionnement d’un moyen de transport se caractérise par le maintien (air, eau, sol),

l’énergie qu’il utilise, le moyen de propulsion qui lui sert à se déplacer et le système qu’il utilise pour

se diriger (direction).