L Univers Technologique

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1 1 L Univers Technologique Chapitre 12 : L humain et les objets qu il fabrique 1- Les Objets Techniques : Déf : Objet technique : objet conçu et fabriqué par l être humain dans le but de satisfaire un ou plusieurs de ses besoins ou des ses désirs. Il est important de bien distinguer entre matière première, matériau et matériel. Matière première : substance naturelle qu il faut modifier avant de pouvoir l utiliser pour faire un objet. Ex : blé modifier en farine. Matériau : substance qui entre dans la fabrication d objet mais qui au départ à déjà subit une transformation par l homme. Ex : le plastique (qui vient du pétrole) Matériel : désigne tous les instruments servant à la fabrication d un objet. Ex : un bécher, une balance, un cylindre gradué du matériel du laboratoire 2- Les Matériaux: Durant la conception d un objet les matériaux doivent être bien choisis puisqu ils doivent résister à certaines forces, avoir une certaine flexibilité, résister aux intempéries, etc. dépendent du contexte. 2.1 Les Effets des Forces dans les Matériaux : - durant leur utilisation, les objets doivent subir une ou plusieurs forces Déf : Contraintes mécaniques : des forces externes qui agissent sur un objet; 5 contraintes mécaniques principales (image) : - compression (écraser) - traction (étirer) - torsion (tordre) - flexion (courber) - cisaillement (découper) - fig (p.370)

2 2 - les matériaux ne peuvent pas indéfiniment résister aux contraintes mécaniques; il y donc des limites et souvent les matériaux se déforment sus l effet d une contrainte - il existe trois sortes de déformations : 1. élastique; 2. permanente; 3. rupture - tableau 12.6 (p.371) droite - les matériaux ne se comportent pas tous de la même façon Déf : Propriétés Mécaniques : une propriété qui explique comment les matériaux agissent; ex : - dureté - élasticité - résilience - ductilité - malléabilité - ténacité - fig (p.370) droite - ex. de catégories de matériaux : bois, métaux, plastiques, pierre, céramique, textiles, verre, plusieurs matériaux synthétiques. - voici les trois premières catégories en plus de détail puisqu elles sont importantes.

3 3 2.2 Les Bois : Déf : Bois : est un matériau provenant de la coupe et de la transformation des arbres; le cœur et l aubier du bois sont couramment utilisés. - on classifie les bois de 2 façons:: 1. bois durs : habituellement des feuillus; fabrication de meubles et planchers planchers; ex. érable, bouleau, chêne 2. bois mous : habituellement des conifères; construction résidentie tielle et fabrication du papier; épinette, pin, cèdre - fig (p.375) droite Déf : Essence : mot utilisé spécifiquement pour le bois; veut dire type de bois; ex. saule, pin et mélèze sont toutes des essences - les propriétés mécaniques des bois peuvent varier beaucoup dépendamment de: (1) l essence utilisée; utilisée (2) la vitesse de croissance de l arbre; (3)sa teneur en eau; (4) des blessures qu il a subies. subies - tableau 12.9 (p. 374) bas - les bois sont des matériaux très utilisée parce qu ils sont (1) faciles à travailler, (2) faciles à assembler, (3) des bons isolants thermiques, (4) ne conduisent pas l électricité et la forêt est une ressource renouvelable

4 4 - aujourd hui les arbres coupés servent plus à produire des matériaux appelé bois modifiés que des planches et des poutres - Déf : Bois modifiés : sont des bois traités ou des matériaux faits de bois mélangés à d autres substances comme de la colle, des agents de conservation, des plastiques, etc. - Les bois modifiés ont les avantages suivants : (1) Des propriétés mécaniques plus constantes; (2) Ils sont plus résistants aux intempéries; (3) Permet de faire des matériaux de plus grandes dimensions; (4) Permettre l utilisation d arbres plus petits pour produire les matériaux; (5) Permettre l utilisation des restes de bois et des résidus de coupe.

5 5 2.3 Les Métaux et Les Alliages: Déf : Métal : est un matériau naturel qui vient d un minerai (roche qui contient une grande quantité d un métal utile; a besoin d être raffiné). Les métaux sont généralement brillants et bons conducteurs d électricité et de chaleur. -Certains métaux résistent assez bien à la corrosion (ex. titane), par contre, d autres résiste moins bien (ex. fer). La corrosion peut être causée par l oxygène qui se trouve dans l air produisant un changement chimique et un affaiblissement du métal. -Dans le tableau périodique les métaux se trouvent à la gauche de l escalier. - tableau (p379); haut - Les substances métalliques sont rarement fait de métal pure elles sont plutôt mélangées Déf : Alliage : lorsqu un métal est mélangé avec un autre métal ou une autre substance produisant : 1. Alliage ferreux : un alliage fait majoritairement de fer. 2. Alliage non ferreux : un alliage fait majoritairement d un métal autre que le fer. - tableau (p.380); 2 e tableau

6 2.4 Les Plastiques : Déf : Plastique : est un matériau fabriqué par l homme fait de polymères. Les polymères sont de grandes molécules formant des chaines faites de plus petits molécules appelés des monomères. (ex. le plastique fait de polypropylène est fait de monomères de polypropylène); fig (p.381) - Les plastiques, qui sont très populaires depuis les années 1970, sont habituellement faits de pétrole ou de gaz naturel (des substances considérés non renouvelables). Par contre, certains plastiques sont faits à base de cellulose, une substance qui se retrouve dans la paroi des cellules végétales. - Les plastiques sont indispensables pour fabriquer des objets puisqu on peut changer leurs formes très facilement ; il y en a 2 types: 1. Les plastiques thermodurcissables : change de forme en permanence sus l influence d une certaine source d énergie (chaleur, réaction chimique, rayonnement) et deviennent très rigides 2. Les thermoplastiques : ramollissent à la chaleur et durcissent au froid. Une fois ramollis il est possible d en changer la forme. Le ¾ des plastiques sont des thermoplastiques. - fig (p.382) - Les thermoplastiques sont souvent utilisés pour l emballage parce qu ils ont également les propriétés suivantes : 1. peuvent être colorés; 2. sont durables; 3. ne rouillent pas; 4. sont légers; 5. sont peu coûteux. (Par contre, les plastiques ont des conséquences sérieuses sur l environnement.) 6

7 7 3-Les Fonctions Mécaniques Élémentaires: Déf : Organe: est une pièce ou un fluide qui a une fonction mécanique dans un objet technique. ex. le moteur ou le volant d une voiture Déf : Fonction mécanique élémentaire: est un rôle joué par un organe ou un groupe d organes dans le fonctionnement et l assemblage d un objet technique. Donc une composante d un objet qui est impliqué dans le fonctionnement ou l assemblage a une fonction mécanique élémentaire 3.1 La Fonction Guidage: Déf : Fonction guidage: guide ou force une pièce à se déplacer d une certaine manière; le guidage est une fonction mécanique élémentaire Déf : Organe de guidage: est un organe dont la fonction mécanique élémentaire est la fonction guidage. ex. les rails d un chemin de fer Guidages principaux de rotation et translation. Observe également leur symbole. Le squelette humain utilise aussi des fonctions de guidage pour limiter le mouvement. Dans ce cas l épaule et la clavicule guide le bras (l humérus). Cette articulation offre le plus grand degré de mouvement dans le corps humain et elle se retrouve également dans la hanche.

8 8 3.2 La Fonction Liaison: Déf : Liaison: permet de maintenir ensemble deux ou plusieurs pièces dans un objet technique. Des objets dont les vis, la colle, les clous, les rivets, etc. sont tous des organes de liaisons. Déf : Fonction liaison: est la fonction mécanique élémentaire assurée par tout organe qui lie ensemble des pièces d un objet. Déf : Organe de liaison: est un organe dont la fonction mécanique élémentaire est la fonction liaison. Les 4 caractéristiques des liaisons : (1) Liaison directe (sans autre pièces) ou indirecte (liées avec l aide d un 3e item) (2) Liaison rigide (pas de mouvement, dur) et élastique (il y a une déformation qui se fait)

9 9 (3) Liaison démontable (se défait) et indémontable (se brise, donc ne se défait pas) (4) Liaison totale (la pièce ne bougent pas) et partielle (au moins 1 des pièces bouge) Les types de liaison : il y en a 6 principales. Liaison : 1. encadrement; ex. des tablettes à même un mur 2. pivot; ex. le rivet d une paire de ciseaux 3. glissière; ex. la lame rétractable d un X-Acto 4. pivot glissant; ex. le bout d une bouteille d eau en plastique 5. rotule; ex. la base du manche d une console de jeux vidéos 6. liaison hélicoïdale; ex. une vis Voir images prochaine page.

10 10 4-Les Fonctions Mécaniques Complexes: Déf : Système: est un ensemble d organes qui remplissent la même fonction. Ex. le pédalier, la chaine et la roue dentée liée à la roue arrière on toute la fonction de transmission du mouvement du pédalier à la roue arrière Déf : Fonction mécanique complexe: est le rôle joué par un groupe d organes dans le transfert du mouvement à l intérieur d un objet technique.

11 11 Il existe 2 principales fonctions mécaniques complexes : - dans la transmission du mouvement le type de mouvement est transmis à une autre pièce sans changer ce type de mouvement; ex. rotation à rotation (image de gauche) - dans la transformation du mouvement le type de mouvement change; ex. rotation à translation (image de droite) 4.1 La Transmission du Mouvement: Dans l exemple de la bicyclette l organe moteur en rouge est propulsé par les pédales (les pédales sont poussées par le cycliste). Les dents de l organe moteur entre dans les trous de l organe intermédiaire (la chaine) se qui le fait tourner. Par la suite, les trous de la chaine entre dans les dents de l organe mené, en jaune, ce qui le fait tourner à son tour. Donc il y a 2 mouvements de transmission dans cet exemple. Il y a 5 différents types de mouvement de transmission :