Les propriétés des matériaux

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1 Les propriétés des matériaux Objectif de la séquence : Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les relations formes-matériaux-procédés. Mettre en relation le choix d un matériau, son coût et sa valorisation. Situation pédagogique Les élèves sont par groupes, je fais 8 groupes d élèves, il y a 8 activités différentes. Chaque groupe fait une expérience sur les propriétés physiques et une expérience sur les procédés de réalisation. Si on a le temps chaque groupe fait une expérience supplémentaire. Démarche Mise en situation Je montre une casserole Combien de matériaux sont présents sur cet objet technique? Pourquoi a-t-on deux matériaux différents? Problématique Quelles propriétés ont certains matériaux? Investigation Chaque groupe réalise au moins deux expériences (physique et avec un procédé de fabrication) et classe les matériaux selon la propriété testée. Bilan Remonté des résultats des expériences Structuration

2 Propriétés des matériaux Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les relations formes-matériaux-procédés. Mettre en relation le choix d un matériau, son coût et sa valorisation. 1/2 Les objets techniques qui nous entourent utilisent différents matériaux. Les matériaux n ont pas tous les mêmes propriétés : *certains sont plus durs : *d autres sont plus légers : *certains résistent à la corrosion (rouille) : *d autres laissent passer le courant électrique : *d autres interdisent le passage du courant, ils sont isolants : *certains se recyclent plus facilement : Ex : la chaîne du vélo doit résister à de gros efforts, il faut donc qu elle soit solide, on va choisir un matériau résistant : l acier par exemple. réflecteurs réflexion voile étanchéité cadre solidité rigidité chassis protection pneu souplesse et adhérence timon solidité Le choix du pont en bois améliore la beauté d un bateau, mais le coût sera plus élevé!!!

3 Propriétés des matériaux Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les relations formes-matériaux-procédés. Mettre en relation le choix d un matériau, son coût et sa valorisation. 1/2 Les objets techniques qui nous entourent utilisent différents matériaux. Les matériaux n ont pas tous les mêmes propriétés : certains sont plus durs : acier, aluminium... d autres sont plus légers : plastique, bois... certains résistent à la corrosion (rouille) : aluminium, plastique... d autres laissent passer le courant électrique : cuivre, aluminium... d autres interdisent le passage du courant, ils sont isolants : le plastique, le verre certains se recyclent plus facilement : les métaux, les verres, les cartons... On choisit un matériau en fonction de ses propriétés et de ce que l on demande à la pièce. Ex : la chaîne du vélo doit résister à de gros efforts, il faut donc qu elle soit solide, on va choisir un matériau résistant : l acier par exemple. réflecteurs réflexion plastique voile étanchéité plastique cadre solidité rigidité acier chassis protection plastique pneu souplesse et adhérence caoutchouc timon solidité aluminium La fonction d estime intervient ausssi dans le choix du matériau : suivant la beauté et le coût du produit. Le choix du pont en bois améliore la beauté d un bateau, mais le coût sera plus élevé!!!

4 Propriétés des matériaux Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les relations formes-matériaux-procédés. Mettre en relation le choix d un matériau, son coût et sa valorisation. 2/2 Un procédé de réalisation est une technique utilisée pour obtenir une pièce d un objet technique On distingue trois grandes familles de procédés : Le choix du procédé dépend du matériau : de sa forme et de ses propriétés USINAGE FORMAGE ASSEMBLAGE perceuse cisaille fraisage thermopliage froid moulage brasage collage vissage Quelques procédés pour nos pièces du char à voile : dame liaison chassis support de fourche sciage vissage fraisage perçage perçage chaud froid

5 Propriétés des matériaux Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les relations formes-matériaux-procédés. Mettre en relation le choix d un matériau, son coût et sa valorisation. 2/2 Un procédé de réalisation est une technique utilisée pour obtenir une pièce d un objet technique On distingue trois grandes familles de procédés : l usinage, le formage, l assemblage Le choix du procédé dépend du matériau : de sa forme et de ses propriétés USINAGE FORMAGE ASSEMBLAGE Enlèvement de matière Déformation de la matière à froid ou à chaud Liaison mécanique de plusieurs pièces perceuse cisaille fraisage thermopliage froid moulage brasage collage vissage Quelques procédés pour nos pièces du char à voile : dame liaison chassis support de sciage vissage fraisage perçage perçage chaud froid Pour choisir un matériau pour une pièce, le concepteur tiendra compte des propriétés nécessaires, du coût, de la beauté et du procédé choisi pour la réaliser.

6 Quelles propriétés ont certains matériaux? Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux et les classer. 1.Propriétés physiques et chimiques a)reportez les résultats des T.P. dans le tableau ci-dessous Poids Dureté Corrosion Conduction électrique Acier Aluminium Cuivre PVC Bois b)classez les matériaux suivant les propriétés Le poids : (le plus lourd en 1er)... La dureté : (le plus dur en 1er)... La corrosion :... la conduction électrrique :... 2.Propriétés liées aux procédés de fabrication a)reportez les résultats des T.P. dans le tableau ci-dessous (0 : difficile ou impossible, 1 : difficulté moyenne, 2 : réalisation facile) Perçage Sciage Cisaillage Pliage à froid Pliage à chaud Acier PVC Epoxy Bois b)classez les matériaux suivant les propriétés Perçage : (le plus facile en 1er)... Le sciage : (le plus facile en 1er)... Le cisaillage : (le plus facile en 1er)... Le pliage : (le plus facile en 1er)... Classe :... Groupe :... Noms :

7 Quelles propriétés ont certains matériaux? Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux et les classer. 1.Propriétés physiques et chimiques a)reportez les résultats des T.P. dans le tableau ci-dessous Acier Aluminium Cuivre PVC Bois Poids Dureté Corrosion Conduction électrique b)classez les matériaux suivant les propriétés Le poids : (le plus lourd en 1er) cuivre, acier, aluminium, bois, pvc La dureté : (le plus dur en 1er) acier, aluminium, cuivre, pvc, bois La corrosion : aluninim, pvc, bois : non axydés cuivre, acier : oxydés la conduction électrrique : cuivre, aluminium, acier : conducteurs pvc et bois : non conducteurs 2.Propriétés liées aux procédés de fabrication a)reportez les résultats des T.P. dans le tableau ci-dessous (0 : difficile ou impossible, 1 : difficulté moyenne, 2 : réalisation facile) Classe :... Groupe :... Noms : Acier PVC Epoxy Bois Perçage Sciage Cisaillage Pliage à froid Pliage à chaud b)classez les matériaux suivant les propriétés Perçage : (le plus facile en 1er) bois, PVC, époxy, acier Le sciage : (le plus facile en 1er) PVC, bois, epoxy, acier Le cisaillage : (le plus facile en 1er) PVC, époxy, acier Le pliage : (le plus facile en 1er) à froid : acier à chaud : PVC

8 Quelles propriétés ont certains matériaux? Collège St. Clo- Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux et les classer. Le poids Vous disposez de 5 échantillons de même volume. Utilisez la balance et reportez vos résultats dans votre fiche de synthèse : 5 pour le plus lourd et 1 pour le plus léger. La dureté Matériau Vous mettrez en place comme sur le dessin le corps du pointeau strié devant le matériau dans un étau. Vous exercerez une pression du pointeau sur le matériau en tournant d un quard de tour la manivelle de l étau. Le matériau qui aura la marque la plus profonde sera le moins dur! Vous reporterez dans votre tableau de synthèse les résultats : 5 pour le plus dur 1 pour le moins dur Etau Pointeau La corrosion Regardez sur les 5 échantillons si vous apercevez un dépot d oxydation et reportez vos résultats dans votre tableau de synthèse : 1 pour ceux qui sont oxydés, 5 pour les non oxydés La conductibilité électricité Avec chaque échantillon, vous allez fermer le circuit et constater l état de l ampoule Echantillon Ampoule pile Et reportez vos résultats dans votre tableau de synthèse : 5 pour ceux qui allument l ampoule et 0 pour ceux qui n allument pas l ampoule. La conductibilité thermique VOUS ALLEZ FAIRE TRES ATTENTION DE NE PAS VOUS BRULER AVEC LE FER A SOUDER Paraffine Echantillon Déposer sur le matériau, près du trait, un peu de paraffine. Mettre le fer en contact avec le matériau. Attendre. Si la paraffine fond, cela veut dire que la température du matériau augmente. Comparez avec cette vitesse de fusion tous les matériaux. Reportez les résultats sur votre tableau : 5 pour le matériau qui transmet la température le plus vite. Fer à souder

9 Quelles propriétés ont certains matériaux? Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux et les classer. Le perçage Avant d effectuer le perçage, bien lire la fiche de poste pour la description de la machine Vérifiez que le foret est en position dans le mandrin. Positionner l échantillon dans l étau. Mettre en route la perceuse. Effectuer le perçage de l échantillon en descendant le foret doucement. Eteindre la machine quand le perçage est terminé. Reportez sur le tableau de synthèse le résultat : soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit 2 : usinage facile Refaire cette procédure pour chaque échantillon. Le sciage Vous avez à votre disposition une scie à métaux. Mettez en position l échantillon horizontalement dans l étau, avec la scie effectuer un petit sciage. Reportez sur le tableau de synthèse le résultat : soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit 2 : usinage facile Refaire cette procédure pour chaque échantillon. Le cisaillage Avant d effectuer le cisaillage, bien lire la fiche de poste pour la description de la machine Vous ne cisaillerez pas les échantillons de bois. Mettre l échantillon d acier entre les deux lames de la cisaille. Actionner le levier pour couper l échantillon. Dégagez les deux parties et reportez sur le tableau de synthèse le résultat : soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit 2 : usinage facile Refaire cette procédure pour chaque échantillon. Etau Echantillon Le froid Mettre l échantillon d acier entre le poinçon et la matrice, actionnez le levier pour que le poinçon presse la pièce contre la matrice. Dégager la pièce pliée et reportez sur le tableau de synthèse le résultat : soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit 2 : usinage facile. Refaire cette procédure pour chaque échantillon. Le chaud Vous ne placerez pas l échantillon d acier et de bois Avant d effectuer le pliage, bien lire la fiche de poste pour la description de la machine Attention de ne pas vous brûler les doigts sur le fil chauffant. Mettre en marche le chauffage du fil. Mettre l échantillon sur le fil chauffant, quand la matière s est ramolie effectuez le pliage. reportez sur le tableau de synthèse le résultat : soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit 2 : usinage facile. Refaire cette procédure pour chaque échantillon.

10 Organisation des groupes d élèves avec les différents T.P. 1. Liste des T.P. A : dureté B : poids C : corrosion D : Cond. électrique E : perçage F : sciage G : cisaillage H : pliage 2.Planification des T.P. sur les différents groupes groupes T.P. T.P. 1 T.P. 2 T.P. 3 T.P A B C D E F G H E F G H A B C D B C D A F G H E F G H E B C D A 3.Disposition des T.P. dans la salle E : Perçage F : Sciage H : Pliage D : Cond. Electrique A : Dureté B : Poids C : Corrosion G : Cisaillage