Gotlib. Didier Bignossi - Pierre Baderou

Transcription

1 Gotlib Didier Bignossi - Pierre Baderou

2 Introduction

3 Introduction Découverte des organes de transmission et de transformation du mouvement au travers d objets techniques usuels Synthèse effectuée par chaque groupe

4 Introduction Découverte des organes de transmission et de transformation du mouvement au travers d objets techniques usuels Synthèse effectuée par chaque groupe Utilisation du matériel pédagogique - Découverte des propriétés des différents systèmes - Réalisation de machines

5 Introduction Découverte des organes de transmission et de transformation du mouvement au travers d objets techniques usuels Synthèse effectuée par chaque groupe Utilisation du matériel pédagogique - Découverte des propriétés des différents systèmes - Réalisation de machines Prolongements : - Action du Réseau des Ecoles du Pays de Brisach (Forum de Circonscription) - Liens

6 Introduction Découverte des organes de transmission et de transformation du mouvement au travers d objets techniques usuels Synthèse effectuée par chaque groupe Utilisation du matériel pédagogique - Découverte des propriétés des différents systèmes - Réalisation de machines Prolongements : - Action du Réseau des Ecoles du Pays de Brisach (Forum de Circonscription) - Liens

7 Le monde qui nous entoure est construit de nos mains.

8 Le monde qui nous entoure est construit de nos mains. La Technologie est une discipline qui a pour ambition de permettre aux élèves de découvrir le monde des objets fabriqués par les humains mais aussi les effets de leur consommation, à la fois sur le plan culturel et sur notre environnement.

9 Pour cela, deux sortes d'activités sont proposés aux élèves : Etudier des objets pour comprendre comment ils sont faits et apprendre à en concevoir de nouveaux (dans la proximité du travail de l'artisan, de l'ingénieur ou encore de l'architecte).

10 Pour cela, deux sortes d'activités sont proposés aux élèves : Etudier des objets pour comprendre comment ils sont faits et apprendre à en concevoir de nouveaux (dans la proximité du travail de l'artisan, de l'ingénieur ou encore de l'architecte). Observer les impacts culturels et environnementaux de leur usage (dans la proximité du travail de l'historien, du sociologue ou encore du philosophe).

11 Qu est-ce qu un objet technique? Un objet technique est un objet artificiel et finalisé. La fonction de l'objet est pensée pour rendre son usage pratique. Ce qui implique d'articuler le plus étroitement possible cette fonction avec un besoin identifié. Sa réalisation résulte de la mise en forme de matériaux, à l'aide d'outils, de machines et de techniques appropriés. Les compétences mobilisées pour cette réalisation sont multiples, complexes et propres à une époque.

12 Ces compétences sont mises en œuvre dans des systèmes sociaux organisés. Réalisé au sein d'un contexte d'échanges économiques et symboliques, tout objet technique est un produit soumis à des appréciations esthétiques et plus largement culturelles. Du coup, à la fonction globale utilitaire de l'objet s'ajoutent des fonctions d'estime : son design, sa marque ou encore sa nouveauté.

13 Organisation par groupes de 2 ou 3. Choix d un objet technique. Fiche guide pour l observation. Synthèse. Nous restons à votre disposition pour toute question de votre part.

14 Objet n 1 : Pas démontable

15 Objet n 1 : batteur manuel Pas démontable Couronne dentée (Axe horizontal) La poignée de la manivelle Les pignons d angle (Axes verticaux) Les fouets

16 Objet n 2 Fermé

17 Objet n 2 : batteur électrique Fermé Coque Chassis Poignée Bouton Marche / Arrêt Variateur de vitesse Bouton d éjection des fouets Alimentation électrique

18 Objet n 2 : batteur électrique Ouvert

19 Objet n 2 : batteur électrique Ouvert Coque (Chassis) Variateur de vitesse Bouton d éjection des fouets Engrenages Moteur électrique

20 Objet n 2 : batteur électrique Ouvert

21 Objet n 2 : batteur électrique Ouvert Roue dentée Transmission : Transformation de la vitesse Transformation d angle (de plan) Logement des fouets Vis sans fin solidaire de l axe moteur et entraînant les deux roues dentées Moteur électrique

22 Objet n 3 Fermé

23 Objet n 3 : chignole (perceuse manuelle) Fermé Arbre d entrée (Vitesse rapide) Le carter de protection L axe de sortie Le mandrin Le châssis Arbre d entrée (Vitesse lente)

24 Objet n 3 : chignole (perceuse manuelle) Ouvert

25 Objet n 3 : chignole (perceuse manuelle) Ouvert Arbre d entrée (Vitesse rapide) Petite roue dentée L axe de sortie Grande roue dentée Arbre d entrée (Vitesse lente) Renvoi d angle (Axes perpendiculaires)

26 Objet n 4 Fermé

27 Objet n 4 Ouvert

28 Objet n 4 : la perceuse électrique L axe de sortie Ouvert Le variateur électronique Le châssis Le moteur électrique Le réducteur à engrenages Le ventilateur Le roulement à billes L alimentation

29 Objet n 4 Ouvert La roue à dents inclinées L axe de sortie Le roulement à billes Le moteur électrique Le châssis Le ventilateur Le pignon moteur

30 Objet n 5 Fermé

31 Objet n 5 : Ouvert

32 Objet n 5 : la visseuse sans fil Ouvert Le moteur électrique Le réducteur à engrenages La coque Le châssis L interrupteur Les accus Le porte embout

33 Objet n 5 : la perceuse sans fil Ouvert Le réducteur à engrenages ouvert Le moteur électrique Le train d engrenages

34 Objet n 6 : Pas démonté

35 Objet n 6 : la génératrice de la bicyclette Pas démonté Génératrice (alternateur) Le mot dynamo n est pas exact Pour entraîner l axe de la génératrice, le galet entre en contact avec le pneu du vélo : la transmission du mouvement se fait par friction

36 Objet n 7 : Fermé

37 Objet n 7 : le tourne disque Ouvert Position 1 : le galet n entraîne pas le plateau Position 2 : le galet vient s appuyer sur le rebord intérieur du plateau et l entraîne en rotation par friction

38 Objet n 7 : le tourne disque Ouvert Position 1 : le galet n entraîne pas le plateau Position 2 : le galet vient s appuyer sur le rebord intérieur du plateau et l entraîne en rotation par friction

39 Objet n 7 : le tourne disque Ouvert Deuxième dispositif à friction : le moteur entraîne le galet en caoutchouc L axe du moteur est étagé avec différents diamètres afin d obtenir diverses vitesses de rotation : 16, 33, 45 et 78 tours minute en fonction des microsillons utilisés L axe du moteur

40 Objet n 8 : Vue d ensemble

41 Objet n 8 : la machine à coudre Ouvert Voici le galet en caoutchouc qui vient prendre appui sur la poulie. Il est plaqué avec une certaine pression pour ne pas patiner. C est un ressort qui assure généralement cette pression. L axe de la bobine de fil, entraîné par friction Transmission : Transformation de la vitesse Transformation d angle (de plan)

42 Objet n 9 : Fermé

43 Objet n 9 : Essoreuse à salade Couvercle ouvert

44 Objet n 9 : Essoreuse à salade Axe solidaire de la manivelle Couvercle ouvert Train d engrenages multiplicateur de vitesse Axe entraînant le panier

45 Objet n 10 :boîte de vitesses de voiture Ouvert (pas d objet fermé)

46 Arbre d entrée Objet n 10 :boîte de vitesses de voiture Ouvert (pas d objet fermé) Roues dentées à denture hélicoïdale Entrée moteur (embrayage) Arbre de sortie Roues dentées à denture droite Sortie roues

47 Objet n 11 :

48 Objet n 11 : La chaîne La transmission du vélo Le dérailleur avant pour changer de plateau Grande roue dentée (plateau), solidaire des pédales Cassette de 10 pignons Le dérailleur qui permet de déplacer la chaîne d un pignon à l autre Le tendeur qui évite à la chaîne de pendre et qui la garde toujours tendue

49 Objet n 12 : Vue d ensemble

50 Objet n 12 : machine à coudre Vue d ensemble

51 Objet n 12 : machine à coudre Vue d ensemble Entraînement par une courroie crantée Moteur électrique

52 Objet n 13 :

53 Objet n 13 : Jouet animé Le vilebrequin Mouvement circulaire (de rotation) La bielle Mouvement linéaire (de translation) Mécanisme bielle / manivelle

54 Objet n 14 : Démonté

55 Objet n 14 : moteur de scooter Le vilebrequin Démonté La bielle Le cylindre Le roulement à billes Le piston L explosion du mélange air + essence dans le cylindre propulse le piston vers le bas (mouvement linéaire ou de translation). Il pousse la bielle qui provoque un mouvement circulaire (de rotation) du vilebrequin.

56 Objet n 16 : machine à coudre

57 Objet n 16 : machine à coudre

58 Objet n 16 : machine à coudre Le vilebrequin La bielle

59 Objet n 17 : machine à coudre

60 Objet n 16 : machine à coudre Le vilebrequin La bielle Le mécanisme qui permet à l aiguille de monter et de descendre

61 Objet n 17 : machine à coudre

62 Objet n 17 : machine à coudre (Une vis sans fin) La came ne tourne pas rond. Mouvement excentrique. La fourchette est entraînée de droite à gauche par la came (l excentrique).

63 Objet n 18 :

64 Objet n 18 : clef à molette La crémaillère : mouvement linéaire / de translation La vis sans fin : mouvement circulaire / de rotation

65 Objet n 19 : clef à molette La vis sans fin : mouvement circulaire / de rotation La crémaillère : fixe Lorsque l on tourne la vis sans fin, c est toute la partie mobile avec la vis sans fin) qui va être entraînée dans un mouvement de translation.

66 Objet n 20 : tire bouchon

67 Objet n 20 : tire bouchon La crémaillère : mouvement linéaire / de translation La roue dentée : mouvement circulaire / de rotation

68 - Famille d'objets Pour un même besoin, différents objets techniques sont disponibles pour y répondre. Par exemple, si je souhaite percer un trou, je peux utiliser une vrille, une perceuse électrique, une perceuse sans fil L'ensemble de ces objets constitue une famille d'objets.

69 -Lignée d'objets Pour un même besoin, différentes solutions on été inventées selon les époques utilisant divers principes techniques. Les historiens des techniques classent chronologiquement des solutions pour montrer l'évolution d'un même principe technique ; cela s'appelle une lignée d'objets. Il serait possible, par exemple, de montrer avec différents exemples comment à évolué le système qui permet de produire de la lumière avec une batterie électrique. A l'école élémentaire on se contentera de classer des objets qui ont la même fonction. Par exemple, la lignée des objets permettant de fournir une source de lumière autonome pourrait être la suivante : la torche (feu), la lampe à huile, la bougie, la lampe de poche électrique à pile, la lampe de poche électrique solaire.

70 -Lignée d'objets : réalisation d un musée de classe

71 -Lignée d'objets : réalisation d un musée de classe

72 9 situations à reproduire pour connaître et comprendre les transmissions et transformation du mouvement.

73 Situation n 1

74 Situation n 1 2 roues dentées : La vitesse de la deuxième roue est fonction du rapport entre le nombre de dents de la roue menante et celle de la roue menée. 60 : 40 = 1,5 Quand la roue jaune fait 1 tour, la roue bleue en fait 1,5 (un et demi). La situation inverse (roue menante bleue) est plus délicate à appréhender pour les élèves. Les sens de rotation sont inversés.

75 Situation n 2

76 Situation n 2 2 roues dentées : La vitesse de la deuxième roue est fonction du rapport entre le nombre de dents de la roue menante et celle de la roue menée. 60 : 20 = 3 Quand la roue jaune fait 1 tour, la roue rouge en fait 3. La situation inverse (roue menante rouge) est plus délicate à appréhender pour les élèves. Les sens de rotation sont inversés.

77 Situation n 3

78 Situation n 3 3 roues dentées : Les vitesses de rotation sont similaires à la situation n 1. La roue intermédiaire rouge n a pas d influence sur la vitesse. Par contre, les sens de rotation sont identiques.

79 Situation n 4

80 Situation n 4 4 roues dentées : On constate encore que les roues intermédiaires n ont pas d influence sur la vitesse. Seules la première et la dernière sont à prendre en considération. 60 : 60 = 1 Quand la roue première roue fait 1 tour, la dernière en fait 1. Les sens de rotation sont inversés.

81 Situation n 5

82 Situation n 5 5 roues dentées : Les vitesses de rotation sont similaires à la situation n 1. Toutes les roues intermédiaires n ont pas d influence sur la vitesse. Par contre, les sens de rotation sont identiques.

83 Conclusion Lorsque l on a un nombre de roues dentées pair, le sens de rotation entre la première et la dernière roue sont inversés. Si le nombre de roues est impair, le sens de rotation entre la première et la dernière roue sont identiques. On pourra réduire ou augmenter la vitesse en fonction du nombre de dents de la première et de la dernière roue. Les roues intermédiaires n ont pas d influence sur la vitesse.

84 Situation n 8

85 Situation n 8 Ici la situation est différentes car certains axes comportent deux roues dentées. La vitesse de rotation sera divisée par 6 entre la roue blanche (10 dents) et la première roue jaune. Elle sera divisée par 3 ensuite pour chaque arbre. Si l arbre moteur effectue 162 tours, l arbre 2 aura effectué 27 tours (162 : 6), l arbre 3 fera 9 tours (27 : 3 = 9), le 4 effectuera 3 tours et le dernier 1 tour!

86 Conclusion Les systèmes de ce type permettront de réduire de manière importante la vitesse, mais surtout, d augmenter de manière tout aussi importante le couple (la force). S il est très facile de bloquer avec les doigts le pignon blanc, on s aperçoit que c est très difficile pour le dernier axe. Ce principe pourra donc être utilisé pour effectuer des efforts importants. Par contre, les vitesses seront très lentes! Il faudra trouver le juste milieu pour que le mécanisme fonctionne au mieux.

87 Situation n 6 Les vitesses seront fonction, comme pour les roues dentées, du diamètre. Par contre, les sens de rotation sont identiques.

88 Situation n 7

89 Situation n 7 Si l on veut inverser le sens de rotation, il faudra croiser la courroie.

90 Situation n 9

91 Situation n 9 Ici, on a un mélange des propriétés des roues dentées pour les rapports de vitesse et des poulies / courroies en ce qui concerne les sens de rotation! Sur un vélo, on pourra adapter sa vitesse en fonction de sa puissance, de la pente, du vent en choisissant le bon rapport entre le plateau et les pignons. Cela correspond à la boîte de vitesse d un véhicule à moteur.

92 A partir d une fiche descriptive, modéliser l un des objets technique observé :

93 A partir de ces premières découvertes et expérimentations de toute la palette offerte par les différents modes de transmission et de transformation du mouvement, les élèves seront à même de concevoir des machines, fruit de leur imagination, mêlant ingéniosité, créativité, mais pourquoi pas leur sensibilité artistique, poétique A vous de jouer maintenant, avec vos élèves!

94 Pour l action du Réseau des écoles du Pays de Brisach, se référer au diaporama projeté le 22 mai dernier, en ligne sur le site. Accéder au diaporama : cliquer ici.

95 Liens / Sitographie: Vidéo n 1 Vidéo n 2 Vidéo n 3 Vidéo n 4 De nombreux autres liens en ligne sur le site : cliquez ici.

96 Pour les commandes de matériel, les écoles intéressées pourraient se faire connaître pour négocier les commandes. Un grand merci aux écoles de Dessenheim et de Oberentzen pour le prêt du matériel.

97 Nous restons à votre disposition pour toute demande de votre part.