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2 Une roue est un objet circulaire qui tourne autour d un axe qui passe par son centre. On l utilise dans la construction de toutes sortes de véhicules roulants (autos, motos, vélos, trains, avions, trottinettes, rollers, ), mais aussi pour la transmission d un mouvement (poulies, pignons d engrenages, ), dans l industrie (meules, roues à aubes, ) et même dans les jeux (cerceaux, toupies, roulettes de casinos ou roues de loteries, ) Un peu d histoire Son invention remonterait à environ 3500 ans avant Jésus-Christ (roues de chariots en pierre ou en bois massif) Les roues de la première automobile (le fardier de Cugnot, en 1769) et du premier ancêtre du vélo (la «machine à courir» de Drais, en 1818) étaient à rayons en bois (les rais) avec un cerclage de fer (le bandage). Mais ce type de roue n est pas adapté à l automobile ni au vélo parce qu elle est trop lourde et pas assez adhérente. On va donc commencer par remplacer le bandage en fer par un bandage en caoutchouc, lorsque la société Goodyear aura mis au point la vulcanisation du caoutchouc en En 1887, le vétérinaire écossais John Boyd Dunlop invente la chambre à air (qu il fabrique avec un intestin de mouton) pour le tricycle de son fils. En 1891, les frères Michelin mettent au point l enveloppe démontable qui protège la chambre à air pour les vélos. C est le pneumatique, qu ils adaptent en 1895 à une automobile Peugeot (baptisée L Eclair) qu ils engagent dans la course Paris-Bordeaux. Comment ça marche? Une roue tourne autour de son axe par l intermédiaire de son moyeu, équipé de roulements à billes. Elle est composée du moyeu (pour les roues de vélo et de moto). La roue d automobile est depuis longtemps démontable de son moyeu pour faciliter son remplacement. de la jante sur laquelle on monte le pneu ou le bandage du voile ou des rayons, qui relient la jante au moyeu Les roues d auto ou de moto en alliage léger (roues «alu» pour aluminium) sont le plus souvent monobloc, c est-à-dire que le voile et la jante (et le moyeu pour les motos) sont coulés ou forgés d une seule pièce.

3 Le type de moteur le plus utilisé est le moteur à pistons (à essence ou diesel) à 4 temps. Comment il est fait Un moteur est une «carcasse» (le bloc- moteur) percée de 2,3, 4, 5, 6, 8, 10 ou 12 gros «trous» (les cylindres) fermés à une extrémité par un «couvercle» (la culasse) Dans les cylindres coulissent des «bouchons» mobiles (les pistons) reliés par des «tiges» (les bielles) à un axe coudé comme une manivelle (le vilebrequin) et situé à l autre extrémité des cylindres. Les bielles transforment le mouvement de va et vient des pistons dans les cylindres en mouvement de rotation du vilebrequin. On dit que le moteur «tourne». Cet ensemble fonctionne comme les jambes du cycliste (les bielles) qui poussent à tour de rôle pour faire tourner un axe coudé (le vilebrequin) constitué par les pédales, les manivelles et l axe du pédalier du vélo. Pour que le moteur puisse fonctionner, on lui ajoute : un système d alimentation, à carburateur ou à injection, pour mélanger l air et l essence à l entrée du moteur un système d allumage (pas sur les moteurs diesel) pour déclencher l étincelle à la bougie qui fera exploser le mélange un système de refroidissement, par eau ou par air un système de graissage par huile un système d échappement pour atténuer le bruit des explosions du moteur, et pour réduire les émissions de gaz polluants. C est un moteur compliqué, mais qu on a su perfectionner. Comment il marche 1 Le mélange d air et d essence (ou de gasoil) est aspiré dans le cylindre pendant que la soupape d admission est ouverte. 2 Il est ensuite comprimé par le piston contre la culasse. 3 L étincelle de la bougie fait exploser ce mélange et cette explosion chasse le piston dans le cylindre. Le piston pousse sur la bielle qui fait tourner le vilebrequin. 4 Le vilebrequin, en tournant, repousse le piston vers la culasse pour chasser les gaz brulés du cylindre pendant que la soupape d échappement est ouverte. et tout recommence au début : c est le cycle à 4 temps. Il existe un autre type de moteur à essence, qui fonctionne selon le cycle à 2 temps : les moteurs des mobylettes et des petits scooters.

4 Un vélo ou une moto comporte 2 roues alignées. Mais la moto est «auto-mobile» (elle roule grâce à son moteur) alors que le vélo a besoin de la force humaine du cycliste. Comment on les construit Ils sont assemblés autour d une armature, le cadre, sur laquelle sont fixés : la fourche (que l on peut faire pivoter grâce au guidon, pour diriger la machine) à laquelle est fixée la roue avant, qui est la roue directrice le pédalier (du vélo), ou le moteur (de la moto) la roue arrière, qui est la roue motrice la selle, le réservoir (pour la moto), les gardeboue, etc Les suspensions de la moto ou du VTT servent à maintenir les roues en contact avec le sol (pour la tenue de route) et à diminuer les chocs des trous et des bosses (pour le confort) Comment on tient en équilibre Un vélo ou une moto roule en déséquilibre permanent, que l on corrige à tout moment, exactement comme lorsque l on marche. Pour corriger cet équilibre, il faut que le vélo ou la moto ait un système de direction. Si la fourche ne pivote pas, il est impossible de rétablir l équilibre. C est la même chose si l on essaye de marcher avec les deux pieds attachés ensemble. que les roues tournent, c est-à-dire qu il faut une vitesse. Plus la vitesse est grande, plus les roues tournent vite et plus elles donnent de la stabilité au vélo ou à la moto ; c est l effet gyroscopique. C est pour cela qu il est très difficile de faire du sur-place en équilibre. Pour prendre un virage, il faut en plus pencher le vélo ou la moto du coté du virage pour que son poids exerce une force centripète (vers l intérieur du virage) qui équilibre la force centrifuge (celle que l on ressent en voiture) qui tend à faire pencher le vélo ou la moto vers l extérieur du virage. Pourquoi on change de vitesses A chaque tour de sa roue motrice (arrière), le vélo ou la moto parcourt une distance égale à la circonférence (ou périmètre) de cette roue. On utilise le dérailleur du vélo ou la boite de vitesses de la moto pour faire tourner cette roue plus ou moins vite par rapport au rythme de pédalage ou au régime du moteur et à la force (la puissance) dont on dispose. On va ainsi plus ou moins vite selon que le rythme de pédalage ou le régime du moteur est multiplié ou démultiplié.

5 Une voiture «auto mobile» est une voiture qui se déplace par ses propres moyens, c est-à-dire grâce à un moteur. Comment on la construit Comment on l anime Comment elle avance Autrefois, on la construisait autour d une sorte de cadre, le châssis, sur lequel les ouvriers fixaient un par un tous les éléments : moteur et boite de vitesses, roues, carrosserie, etc Aujourd hui, c est la carrosserie qui forme une carcasse, la coque, sur laquelle sont fixés directement le moteur et la boite de vitesses, les roues, etc La coque est construite en tôle mince, pliée, formée et soudée par des robots sur la chaîne de montage. La coque est plus légère, plus solide et moins chère à fabriquer que l ensemble châssis + carrosserie des voitures d autrefois. Pour que l automobile puisse rouler, il faut que le moteur fasse tourner les roues motrices. C est le rôle de la transmission. Autrefois, les roues motrices étaient les roues arrière qui poussaient la voiture (qu on appelait une «propulsion»). Le moteur pouvait être à l avant ou à l arrière. Aujourd hui, les roues motrices sont le plus souvent les roues avant qui tirent la voiture (qu on appelle une «traction») ; Dans ce cas, le moteur est toujours à l avant. Lorsque les roues avant et arrière de la voiture sont toutes motrices, c est une voiture à transmission intégrale que l on appelle «4 x 4» (4 roues motrices sur 4) et son moteur est à l avant. Le moteur brûle un mélange d air et d essence (ou de gas-oil) qui le fait tourner. Il entraine la boite de vitesses qui permet, par l intermédiaire des cardans, de faire tourner les roues motrices plus ou moins vite pour régler l allure de la voiture.

6 Les automobiles du futur seront certainement électriques, mais l idée n est pas nouvelle : les premières ont été construites vers Un peu d histoire L automobile électrique (à batteries) a concurrencé la voiture à vapeur et la voiture à pétrole (essence) vers la fin du 19 ème siècle. C est une voiture électrique qui a atteint la première 100 km/h : la «Jamais Contente» du belge Camille Jenatzy. Et c était en 1899! Abandonnée au profit du pétrole, plus commode à utiliser, l électricité a fait depuis plusieurs retours : pendant la 2 ème guerre mondiale, parce qu on ne trouvait plus d essence dans les années 1970, parce qu on a commencé à rechercher d autres énergies après le choc pétrolier de 1973 de nos jours, pour deux raisons : à cause du prix du pétrole qui devient de plus en plus élevé, et pour la protection de notre environnement Simple, mais compliqué Le moteur électrique est le plus simple qui soit : il y a une seule pièce en mouvement, le rotor, et il se passe d embrayage, de boite de vitesses, Mais le problème, c est de lui fournir de l électricité en permanence. C est l autonomie. Tous les moyens sont bons On distingue plusieurs types de véhicules électriques, en fonction de leur mode d alimentation : les véhicules à alimentation externe (par un réseau) : ce sont les trolleybus qui prennent le courant d une ligne au moyen de leurs perches. Ils ne sont pas autonomes les véhicules à batteries, simples et pratiques, mais handicapés par le poids et le volume des batteries, et leur temps de recharge. Et puis, il faut bien produire quelque part l électricité pour les recharger les véhicules hybrides, qui associent un moteur électrique et un moteur à essence (ou diesel) pour venir en aide au moteur électrique. Ce n est pas une idée nouvelle : le Docteur Ferdinand Porsche en a construit une en 1899, et plusieurs sociétés en produisaient en petite série dans les années On les appelait pétroléo-électriques. Ces véhicules sont compliqués et chers à produire les véhicules à pile à combustible, qui produisent leur propre électricité à partir de l hydrogène. Pour l instant, ce système est très compliqué, très encombrant et très cher. les véhicules à énergie solaire, qui transforment la lumière du soleil en électricité au moyen de panneaux photovoltaïques (solaires). Pour l instant, le rendement de ces panneaux est faible, et il faut utiliser des batteries quand il y a peu de lumière.

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