CAHIER DE L ELEVE EN TECHNOLOGIE

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1 CAHIER DE L ELEVE EN TECHNOLOGIE Classe de 6 ème 1

2 Une équipe de formateurs et d enseignants de l Académie de Lille a imaginé ce que pourrait être le cahier d un élève de 6 ème en technologie, en partant du constat que celui-ci est très souvent réduit à sa plus simple expression et que, de ce fait, il ne joue pas le rôle de compilation des compétences acquises et d information des familles qui lui est assigné. Les auteurs : - CESSELLI Ludovic professeur de technologie - DEMYTTENAERE Michel professeur de technologie - HAUTE Jean-Michel formateur - LAROSE Daniel formateur - VAQUETTE Joël formateur Préambule : Ce cahier ne se veut pas être un modèle, mais un exemple possible. Son contenu s inspire, évidemment, de la stratégie présentée dans la rubrique «Travaux réalisés par l équipe de formateurs (Organisations pédagogiques)». Il regroupe : - des travaux proposés aux élèves lors de l investigation des différents blocs fonctionnels - des synthèses collectives - des traces écrites qui peuvent donner lieu à évaluation - des travaux proposés aux élèves lors de l investigation des différents matériaux (tests sur les maquettes et les traces écrites) - des activités «TICE» possibles intégrées à la stratégie - des travaux proposés aux élèves lors de la fabrication - des travaux d assemblage des différents éléments. Comme le préconisent les textes officiels, l objet technique fabriqué par les élèves est inclus dans les trois objets à investiguer. Ce cahier vous propose une gamme de produits supports possibles (vélo, trottinette, modèle réduit, skate board, poussette), il appartient à chacun de choisir une «triplette» de produits supports qui soit la plus pertinente possible (motivante pour les élèves et complémentaire dans ses fonctions techniques, dans ses matériaux et dans ses énergies). Il n est ni «figé «, ni complètement abouti. Nous vous en souhaitons bon usage et sommes ouverts à toute remarque constructive. 2

3 SOMMAIRE Préambule page 2 Sommaire page 3 Objet, objet technique page 4 Le besoin page 5 La fonction d usage page 6 La fonction d estime page 7 Principe de fonctionnement page 11 Fonctionnement de l objet technique page 14 Accueillir Etude de la fonction page 25 Conductibilité thermique page 27 Fabrication du siège page 29 Sustenter Porter Etude de la fonction page 30 Flexibilité page 34 Oxydabilité page 35 Vue éclatée page 38 Le châssis page 39 Générer le mouvement Etude de la fonction page 42 Conductibilité électrique page 51 Le circuit électrique page 53 Montage du circuit page 57 Activité informatique page 58 Guider Etude de la fonction page 59 Dureté page 68 Masse volumique page 70 Console de direction page 72 Demi fourche page 75 Activité informatique page 78 Ralentir, S arrêter Etude de la fonction page 79 Adhérence page 86 Assemblage page 88 3

4 OBJET ET OBJET TECHNIQUE Objet Branche Caillou Laine Objet technique Allumette Vis Pince coupante Crayon Objet : Elément naturel non modifié par l homme. Objet technique : Elément réalisé ou transformé par l homme. L homme crée des objets techniques pour répondre à des besoins. OBJET TECHNIQUE = BESOIN + FONCTION D USAGE 4

5 LE BESOIN Un besoin est un manque, un désir, une nécessité ressentie par une personne. a) Les besoins vitaux : - se nourrir - se protéger - se déplacer - communiquer b) Les besoins sociaux : - se divertir - s instruire - travailler - d appartenance 5

6 LA FONCTION D USAGE A quoi servent ces objets? L allumette sert à créer une flamme. La vis sert à assembler des éléments. La pince coupante sert à sectionner des matériaux. Le crayon sert à déposer une trace. Fonction d usage : service rendu par l objet technique 6

7 Exercice PHOTO 1 Non de Objet ou l objet Objet technique Fonction d usage Banc Objet technique Supporte une ou plusieurs personnes en position assise 2 Antivol Objet technique Protéger contre le vol 3 Bois mort Objet 4 Feu arrière Objet technique Signaler la présence d un vélo la nuit 5 Silex taillé Objet technique Couper, gratter 6 Caillou Objet 7 Casque Objet technique Protéger la tête de l utilisateur 8 Pointes de flèches en pierre Objet technique Renforcer l extrémité des flèches pour transpercer 7

8 LA FONCTION D ESTIME La voiture qui me plait doit se faufiler en ville Ma voiture préférée est bleue J aime les coupé s sports J ai choisi un monospace, inté rieur cuir, pour voyager avec ma famille 1) Nommer l objet technique cité dans les bulles : la voiture 2) Indiquer la fonction d usage : transporter une ou plusieurs personnes 3) Souligner dans les bulles les mots ou groupes de mots qui ont incité les personnages à choisir l objet technique. 4) Recopiez-les dans la 1 ère colonne du tableau. 5) Résumez-les en un mot dans la 2 ème colonne. Mots ou groupes de mots Se faufiler en ville Bleue Coupé sport Monospace Intérieur cuir Critères Taille Couleur Forme Taille Confort 6) Trouver 2 critères supplémentaires à ajouter dans le tableau 8

9 Fonction d estime : Elle est liée aux goûts des utilisateurs (formes, couleurs, matières ) Certains objets techniques utilitaires ont une forte FONCTION d USAGE liée à l utilisation. Ex : pince, marteau D autres objets techniques ont une forte FONCTION d ESTIME liée aux goûts des utilisateurs. Ex : bijou, parfum D autres encore ont les 2 fonctions à la fois liées à l USAGE et à l ESTIME. Ex : voiture, vêtements Le choix d un objet technique résulte du compromis entre la fonction d usage et la fonction d estime. 9

10 1) Qu est-ce qu un objet? 2pts CONTROLE ) Donnez trois exemples. 1,5pts ) Qu est-ce qu un objet technique? 2pts ) Donnez trois exemples. 1,5pts ) Donner la fonction d usage de : 3pts - La voiture : L allumette : ) L homme crée des objets techniques pour répondre à des besoins vitaux qui sont : 2pts ) Classer dans un tableau les objets techniques suivants selon qu ils ont une forte fonction d usage, une forte fonction d estime ou les 2 à la fois. 5pts un marteau une bague en or un trombone à papier une montre une brouette une règle plate un couteau suisse un vêtement une voiture un collier de perles des lunettes de soleil un tournevis une chaussure un cadre photo des plantes vertes un poster une échelle une gourmette en argent un miroir un meuble Forte fonction d usage Forte fonction d estime Les 2 à la fois 8) Ajouter 2 objets techniques dans chacune des colonnes du tableau en les séparant des autres par un trait. 3pts 10

11 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 1) Voici une série de photographies, recherche puis indique ci-dessous, quel est leur point commun. Leur point commun est : Ils permettent de transporter des personnes ou des biens ) Dessine le tableau ci-dessous dans ton cahier, puis indique grâce à quelle source d é nergie ces objets techniques se dé placent. 1 Nom de l objet technique Trottinette électrique Source d énergie Une batterie électrique 2 Vélo La force des muscles 3 Moto Un carburant 4 Train électrique Le réseau électrique 5 Voilier La force du vent 6 Avion Un carburant 7 Voiture Un carburant 8 Funiculaire électrique Le réseau électrique 11

12 3) Après avoir vu avec ton professeur et tes camarades les réponses de la classe, complète le tableau ci-dessous Photographies Nom de l objet technique Energie utilisée Trottinette électrique Electrique Voiture Thermique Vélo Musculaire Voilier Eolienne Le principe de fonctionnement des objets techniques liés aux transports de biens et de personnes est de TRANSFORMER une ENERGIE en MOUVEMENT. 12

13 4) D autres objets techniques utilisent des énergies que nous n avons pas étudiées. Colle les images de ces objets en face de leur nom puis retrouve l énergie qu ils utilisent. Terre, Hydraulique, Solaire et Pneumatique. Photographies Nom de l objet technique Energie utilisée Source d énergie Calculatrice Solaire (photovoltaïque) Cellules photovoltaïques (panneau solaire) Pression d eau Nacelle élévatrice Hydraulique Pression d air Marteau piqueur Pneumatique Horloge à poids Terre Attraction terrestre Il existe d autres énergies qui sont utilisées par des objets techniques non liés aux transports. Ce sont les é nergies suivantes : Gravitation terrestre (la force de l attraction de la terre), Hydraulique (la force de l eau ou d un fluide), Solaire (le soleil), Pneumatique (l air comprimé). 13

14 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE La trottinette 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction 2) J indique sur la trottinette ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 14

15 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE La trottinette 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction - saisir la poigné e gauche avec la main gauche - incliner la trottinette vers l extérieur - relever la béquille - saisir la poignée droite avec la main droite - incliner la trottinette vers l utilisateur - basculer l interrupteur sur la position 1 - saisir la poignée droite avec la main droite - poser le pied gauche sur la coque - actionner la manette de mise en marche - lancer la trottinette avec le pied droit - poser la pointe du pied droit sur l arrière de la coque - orienter le guidon pour changer de direction - ralentir en relâchant la manette de mise en marche - stopper la trottinette en actionnant la manette de freinage - quitter la trottinette - basculer l interrupteur sur la position 0 - déplier la béquille 2) J indique sur la trottinette ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. Guidon Manette de mise en marche Poignée Manette de frein Coque Interrupteur Béquille 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 15

16 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE Le vélo 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction 2) J indique sur le vé lo ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 16

17 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE Le vélo 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction - saisir la poignée gauche avec la main gauche - saisir la poignée droite avec la main droite - enfourcher le cadre du vélo - s asseoir sur la selle - positionner une pédale vers le haut (avec le coup de pied) - poser un pied sur cette pédale - appuyer sur cette pédale pour lancer le vélo - poser l autre pied sur l autre pé dale - pédaler - orienter le guidon pour changer de direction - actionner une ou les manettes de freins pour ralentir - stopper le vélo - quitter le vélo 2) J indique sur le vé lo ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. Poignée Selle Guidon Manette de frein Pédale / Pédale Cadre 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 17

18 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE Le skateboard 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction 2) J indique sur le skateboard ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 18

19 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE Le skateboard 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction 2) J indique sur le skateboard ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 19

20 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE Le modèle réduit 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction 2) J indique sur le modèle ré duit ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 20

21 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE Le modèle réduit 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction - monter sur le châssis du modèle réduit - s asseoir sur le siège - appuyer sur l interrupteur de mise en marche - diriger le véhicule à l aide du volant - appuyer sur l interrupteur pour ralentir ou s arrêter - quitter le véhicule 2) J indique sur le modèle ré duit ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. Volant Siège Interrupteur Châssis 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 21

22 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE La poussette 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction 2) J indique sur la poussette ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 22

23 FONCTIONNEMENT de l OBJET TECHNIQUE La poussette 1) Dé crire, avec des verbes d action (à l infinitif) tous les gestes permettant l utilisation de cet objet technique: Description Correction - positionner un enfant sur le siège - l attacher avec la ceinture - rabattre la capuche - saisir les poignées avec les mains - relever la manette de blocage avec la pointe du pied - avancer en poussant à l aide de son corps sur les poigné es - orienter la poussette avec les poigné es pour changer de direction - ralentir puis stopper la trottinette à l aide de son corps - actionner la manette de blocage 2) J indique sur la poussette ci-dessous à l aide de flèches, les é lé ments que j ai observé s lors de son utilisation. Poignée Capuche Poignée Poignée Siège Manette de blocage 3) Surligner les mots de la correction et ceux sur la photo qui correspondent aux diffé rents «blocs fonctionnels». En bleu pour ACCUEILLIR l utilisateur, en noir pour SUPPORTER-SUSTENTER, en vert pour GENERER le mouvement, en jaune pour GUIDER le véhicule et en rouge pour RALENTIR-S ARRETER. 23

24 Les objets dont la fonction d usage est le transport des biens et des personnes peuvent être décomposés en blocs fonctionnels : - accueillir - supporter- sustenter - générer le mouvement - guider - ralentir - s'arrêter Complète le tableau en reportant les é lé ments nommé s dans les corrections Vélo Trottinette Poussette A partir de l observation, repère et colorie les éléments en fonction de leur bloc fonctionnel : «Accueillir», «Supporter - sustenter», «Gé né rer le mouvement», «Guider» et «Ralentir - s'arrê ter». Chaque bloc fonctionnel peut être décomposé en éléments Certains éléments sont communs aux objets techniques 24

25 ACCUEILLIR 1) Quels sont les é lé ments qui sont en contact avec l utilisateur? Vélo Selle, poignées, pédales Trottinette Selle, poignées, coque, grip Skateboard Planche, grip Modèle réduit Volant, siège Poussette Poignées ) Colorie en bleu les éléments qui concernent la fonction «accueillir» 3) Pourquoi le concepteur a-t-il choisi ces : - formes, - matériaux Correction : Les formes et les matériaux ont été choisis pour répondre à une fonction d estime et permettre d améliorer le confort et la sécurité de l utilisateur. Le bloc fonctionnel ACCUEILLIR est composé d éléments qui sont en contact avec l utilisateur et qui : - assurent le confort - participent à la sécurité. 25

26 Exemples : Poignées en matière plastique souple et colorée offrant une sensation agréable au toucher et à la vue avec des rainures ou des aspérités pour une meilleure préhension Selle plastifiée de forme arrondie et rembourrée.

27 MAQUETTE «CONDUCTIBILITE THERMIQUE» 27

28 TESTS DE MATERIAUX Maté riel né cessaire : Source de chaleur Eprouvettes ( acier, cuivre, caoutchouc, aluminium, plastique, cuir) Mode Opératoire Eprouvettes 1) Sur une nouvelle page de cahier - Ecrire le titre : TESTS DE MATERIAUX - Reproduire le tableau ci-dessous dans le cahier 2) Relever la température initiale sur les 6 éprouvettes et compléter le tableau 3) Placer les éprouvettes au dessus d une source de chaleur ( fil chauffant de la thermoplieuse) 4) Mettre en chauffe pendant 1 minute 5) Relever la température sur les 6 éprouvettes et compléter le tableau Source de chaleur Compléter le tableau Température initiale 1 min de chauffe Acier Aluminium Plastique Cuir Cuivre Caoutchouc Conclusions : CONDUCTIBILITE THERMIQUE: Faculté d un matériau à conduire (transporter) la chaleur. Certains matériaux conduisent, transportent facilement la chaleur, ce sont des CONDUCTEURS; d autres ne conduisent pas ou conduisent mal la chaleur, ce sont des ISOLANTS thermiques. 28

29 FABRICATION DU SIEGE Remarque : La fabrication du siège est abordée après une présentation des machines Lors de la fabrication du châssis, nous insisterons plus particulièrement sur la formabilité des matériaux CONCLUSIONS : FORMABILITE: Capacité d un matériau à se déformer sous une action mécanique. Certains matériaux se déforment plus ou moins facilement sous une action mécanique ( pression, choc ) qui provoque une déformation permanente. 29

30 SUSTENTER-SUPPORTER 1) Quel est l é lé ment qui supporte l utilisateur? (Ré ponds par une phrase) OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Cadre Trottinette Trottinette Châssis Skateboard Skateboard Planche Modèle réduit Modèle réduit châssis Poussette Poussette Châssis 2) Quels sont les é lé ments qui sont en contact avec le sol? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Roues Trottinette Trottinette Roues Skateboard Skateboard Roues Modèle réduit Modèle réduit Roues Poussette Poussette Roues 30

31 3) Colorie en noir les éléments qui concernent la fonction«sustenter porter» 0 0 1

32 SUSTENTER-SUPPORTER VELO TROTTINETTE SKATEBOARD MODELE REDUIT POUSSETTE Les éléments qui supportent le poids de l utilisateur cadre châssis planche Châssis Châssis Les éléments qui permettent le contact avec le sol roues roues roues Roues Roues Dans le bloc fonctionnel SUSTENTER-SUPPORTER, on trouve les éléments suivants : - ceux qui permettent le contact avec l environnement (les roues), - ceux qui supportent le poids de l utilisateur (cadre, châssis). Le concepteur a privilégié des matériaux : - rigides - légers - 32

33 MAQUETTE «FLEXIBILITE» 33

34 MODE OPERATOIRE FLEXIBILITE Echantillon Masse Placer l échantillon dans la rainure du support Accrocher délicatement la masse Relever la mesure sur le papier gradué Compléter le tableau Recommencer avec un autre échantillon Interpréter les résultats obtenus CONCLUSIONS : FLEXIBILITE: Faculté d un matériau à se déformer sous l action d une charge et à reprendre sa position initiale. Certains matériaux se déforment plus ou moins sous l action d une charge, avant de reprendre leur position initiale 34

35 MAQUETTE «OXYDADILITE» 35

36 MODE OPERATOIRE Placer un échantillon de matériau dans chaque pot rempli d eau Après plusieurs semaines, observer la surface immergée de chaque échantillon Compléter le tableau CONCLUSIONS : OXYDABILITE: Faculté à se laisser altérer par l action de l humidité. Certains matériaux se laissent plus ou moins facilement altérer (abîmer, dégrader) par l action de l eau ou de l humidité de l air. 36

37 Le.. Collège 6 ème A4 Ensemble éclaté 37

38 38

39 24 2 Pile 1.5V type R Fil électrique avec cosses (couleur bleu) L= 70 mm 22 1 Interrupteur 21 1 Coupleur de piles (2 x R6) avec sortie fils (rouge noir) 20 1 Poulie moteur diam 6 mm Diam 5 mm 19 1 Moteur 3V (type 20) 18 1 Clips support pour moteur 17 3 Vis diam 4 mm L=8 mm 16 7 Ecrou diam 4 mm 15 1 Ecrou frein diam 4 mm 14 2 Ecrou borgne diam 4 mm 13 1 Courroie de transmission 12 2 Rondelles diam 4 mm 11 1 Poulie arrière diam 20 mm Bois 10 2 Rivets diam 5mm Laiton 9 1 Axe roues arrières (Tige filetée diam 4 mm) L= 150 mm 8 3 Roue (jante + pneu) Diam 50 mm PVC Diam Volant mm 6 1 Axe roue avant (Vis diam 4 mm) L= 30 mm 5 1 Colonne de direction (Jonc PVC diam 4 mm) L= 85 mm 4 1 Fourche PVC 3 1 Console de direction PVC 2 1 Ailes (passage de roues AR) PVC 1 1 Chassis PVC Rep. Nb. Désignation Matière Collège NOMENCLATURE 38

40 CHASSIS REMARQUE : Lors de la fabrication du châssis, nous insisterons plus particulièrement sur l usinabilité CONCLUSIONS : USINABILITE: Capacité d un matériau à se laisser façonner sur une machine-outil. Certains matériaux se laissent plus ou moins facilement usiner ( prélever de la matière sur une machine, afin d obtenir les formes désirées). 39

41 2 plis à à T olérance générale : + - 0,5 PV C : ép 2 40

42 plis à Tolérance générale : + - 0,5 PV C : ép 2 41

43 GENERER LE MOUVEMENT Observation et questionnement. 1) Quels sont les é lé ments qui permettent à l objet technique d avancer? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Pédale, manivelle, plateau, chaîne, pignon, roue Trottinette Trottinette Moteur, poulies, courroie, roue arrière, couronne crantée Skateboard Skateboard Planche, truck, roues Modèle réduit Modèle réduit Moteur, vis sans fin, roue dentée Poussette Poussette 2) Quels sont les é lé ments solidaires entre eux? OBSERVATION Roues CORRECTION Vélo Vélo - Pédale, manivelle, plateau (pédalier) - Pignon, roue Trottinette Trottinette - Moteur, poulie crantée - Couronne crantée, roue Skateboard Skateboard - Planche, truck. Modèle réduit Modèle réduit - Moteur, vis sans fin - Axe, roue dentée Poussette Poussette -Châssis, roues 3) Dessine le bloc «GENERER LE MOUVEMENT». Vélo Trottinette Skateboard 42

44 4) Quelle é nergie est né cessaire pour faire avancer l objet technique et par quoi est-elle fournie? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Energie musculaire Muscle Trottinette Trottinette Energie électrique Batterie Skateboard Skateboard Energie musculaire Muscle Modèle réduit Modèle réduit Energie électrique Piles Poussette Poussette Energie musculaire Muscle 5) Quel é lé ment tourne grâce à cette é nergie? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Pédalier (Pédale, manivelle, plateau) Trottinette Trottinette Moteur Skateboard Skateboard Roues Modèle réduit Modèle réduit Moteur Poussette Poussette Roues 43

45 6) Quel é lé ment transmet le mouvement? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo La chaîne Trottinette Trottinette La courroie crantée Skateboard Skateboard Planche - trucks Modèle réduit Modèle réduit La vis sans fin Poussette Poussette 7) Quel é lé ment ré ceptionne le mouvement? OBSERVATION Châssis CORRECTION Vélo Vélo Pignon Trottinette Trottinette Couronne crantée Skateboard Skateboard Modèle réduit Modèle réduit Roue dentée Poussette Poussette Roue 44

46 GENERER LE MOUVEMENT La trottinette Actionner la manette Pour libérer l énergie électrique Et la transporter En vue de la transformer en énergie mécanique Qui va entraîner la courroie crantée Qui va entraîner la couronne crantée Qui va entraîner la roue arrière 45

47 GENERER LE MOUVEMENT Le vélo Appuyer sur les pédales Pour entraîner la manivelle Qui va entraîner le plateau Qui va entraîner la chaîne Qui va entraîner le pignon Qui va entraîner la roue arrière 46

48 GENERER LE MOUVEMENT Le skateboard 47

49 GENERER LE MOUVEMENT Modèle réduit Appuyer sur l interrupteur Pour fournir l énergie et la transporter En vue de la transformer en énergie mécanique Qui va entraîner la vis sans fin Qui va entraîner la roue dentée Qui va entraîner l axe Qui va entraîner les roues arrières 48

50 GENERER LE MOUVEMENT Poussette 49

51 GENERER LE MOUVEMENT Homme Source initiale d énergie Transformation en énergie mecanique Transmission de l énergie Réception de l énergie MOUVEMENT Trottinette Manette Batterie Moteur Courroie crantée Couronne crantée Rotation de la roue arrière Vélo Pédale Muscles Pédalier Chaîne Pignon Rotation de la roue arrière Skateboard Plateau Muscles Planche - trucks Rotation des roues Modèle réduit Interrupteur Piles Moteur Vis sans fin Roue dentée Rotation des roues arrières Poussette Poignées Muscles Châssis Rotation des roues Dans le bloc fonctionnel GENERER LE MOUVEMENT, on trouve des éléments qui : - fournissent l énergie initiale, - la transforment en énergie mécanique, - transmettent cette énergie, - qui reçoivent l énergie, qui provoquent le déplacement. 50

52 MAQUETTE «CONDUCTIBILITE ELECTRIQUE» 51

53 MODE OPERATOIRE Matériau Voyant lumineux Echantillons de matériaux Placer un échantillon entre les 2 bornes Observer si le voyant est allumé ou non Compléter le tableau Renouveler l opération avec tous les échantillons de matériaux Compléter le tableau au fur et à mesure CONCLUSIONS : CONDUCTIBILITE ELECTRIQUE: Faculté d un matériau à conduire (transporter) le courant électrique. Certains matériaux conduisent, transportent facilement le courant électrique, ce sont des CONDUCTEURS; d autres ne conduisent pas le courant électrique, ce sont des ISOLANTS électriques. 52

54 LE CIRCUIT ELECTRIQUE DU MODELE REDUIT Inventaire des différents éléments du circuit TRACES ECRITES Il se compose de : - deux piles LR6 2x1.5volts = 3 volts qui fournissent l énergie nécessaire au circuit. Ce sont de générateurs de courant électrique ACTIVITES Démonter des piles 3R12 et LF22 pour montrer aux élèves que ce sont toujours des éléments de 1.5 volts - des fils conducteurs ( câbles électriques) noirs et rouges qui transportent (conduisent) le courant électrique dans le circuit. Ce sont des conducteurs Essais de conductibilité avec la maquette didactique (conducteurs isolants) - un interrupteur qui laisse passer ou stoppe (interrompt) le courant électrique Comparaison avec les interrupteurs de la salle - Un moteur qui reçoit de l énergie électrique (initiale ) et la transforme en énergie mécanique. le moteur est un récepteur. Extension à d autres appareils qui transforme l électricité en lumière, en chaleur, en froid 53

55 LE CIRCUIT ELECTRIQUE DU MODELE REDUIT SYMBOLISATION Comme pour de nombreux exemples de la vie quotidienne (étiquettes de produits, code de la route, etc.) qui ont leurs pictogrammes, les composants électriques et électroniques ont leurs symboles qui leurs permettent d être décodés donc compris à travers le monde. PILE FIL CONDUCTEUR FIL CONDUCTEUR INTERRUPTEUR MOTEUR 54

56 LE CIRCUIT ELECTRIQUE DU MODELE REDUIT DECOMPOSITION EN BLOCS FONCTIONNELS ALIMENTER CONDUIRE OUVRIR FERMER TRANSFORMER Fournir l énergie au circuit Transporter le courant Ouvrir et fermer le circuit Transformer l énergie initiale en énergie mécanique 55

57 LE CIRCUIT ELECTRIQUE DU MODELE REDUIT ASSEMBLAGE DES COMPOSANTS 1) Le soudage (brasage) des composants : sa fonction est de relier les différents composants entre eux et de permettre au courant électrique de circuler dans le circuit 2) Le matériel nécessaire : - un fer à souder - un support de fer à souder - une éponge humide - du fil d étain - une pince coupante - une pince à dénuder 3) Les techniques utilisées : - découper - dénuder - étamer - braser - tester 4) Essais de brasage 56

58 LE CIRCUIT ELECTRIQUE DU MODELE REDUIT OPERATIONS DE FABRICATION Vérifier la présence, sur le poste de travail du matériel nécessaire : - un fer à souder sur son support - une troisième main - une éponge humide - un fil d étain - une pince coupante - une pince à dénuder Opérations à réaliser - DENUDER les deux extrémités du fil rouge - ETAMER toutes les parties à braser - BRASER les composants pour former un circuit comme ci-dessous ATTENTION : la patte repérée du moteur est reliée au -, donc au fil noir 57

59 GENERER LE MOUVEMENT Activité informatique Après avoir lancé le logiciel edrawing : - tu extrais l ensemble des éléments du guidage - tu indiques leurs noms - tu imprimes le document - tu le colles dans ton cahier 58

60 GUIDER Observation et questionnement. 1) Pourquoi l utilisateur a-t-il besoin de changer de direction? ) Pour changer de direction, sur quel é lé ment l utilisateur agit-il? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Guidon Trottinette Trottinette Guidon Skateboard Skateboard Planche Modèle réduit Modèle réduit Volant Poussette Poussette Poignées 3) Quels é lé ments fait-on bouger par cette action? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Fourche et roue Trottinette Trottinette Potence, fourche et roue Skateboard Skateboard noix du truck Modèle réduit Modèle réduit Colonne de direction, demi fourche et roue Poussette Poussette Châssis et roues 59

61 4) Quels sont les é lé ments qui ne bougent pas (fixes)? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Cadre (partie avant) Trottinette Trottinette Châssis (partie avant) Skateboard Skateboard Embase Modèle réduit Modèle réduit Console de direction Poussette Poussette Châssis Dessine la partie guidage de l objet simplifié et repère les éléments. Vélo Trottinette Skateboard 60

62 GUIDER La trottinette Tourner le guidon Pour entraîner la potence Qui va entraîner la fourche Pour diriger la roue 61

63 GUIDER Le vélo Tourner le guidon Pour entraîner la potence Qui va entraîner la fourche Pour diriger la roue 62

64 GUIDER Le Skateboard 63

65 GUIDER Le modèle réduit Tourner le volant Pour entraîner la colonne de direction Qui va entraîner la demi fourche Pour diriger la roue 64

66 GUIDER La poussette 65

67 GUIDER Parties fixes Homme Parties mobiles VEHCULE GUIDE Châssis Trottinette Guidon Potence, fourche et roue Pivotement de la roue avant Cadre Vélo Guidon Potence, fourche et roue Pivotement de la roue avant Embase Skateboard planche noix Pivotement des noix 66

68 Parties fixes Homme Parties mobiles VEHCULE GUIDE Modèle réduit volant Colonne de direction, demi fourche, roue Console de direction Pivotement de la roue avant Poussette Châssis Poignées Pivotement des roues avant Dans le bloc fonctionnel GUIDER, on trouve : - une partie fixe solidaire du bloc sustenter-supporter (cadre, châssis ), - une partie mobile qui permet le changement de direction en réduisant les frottements (câble ), 67

69 MAQUETTE «DURETE» 68

70 MODE OPERATOIRE POINTEAU ECHANTILLON Placer l échantillon sous le tube Relever le pointeau au maximum Lâcher le pointeau Recommencer avec un autre matériau Comparer les empreintes Compléter le tableau CONCLUSIONS : DURETE: Faculté d un matériau à se laisser rayer, pénétrer par un autre matériau. Les matériaux se laissent plus ou moins facilement rayer, pénétrer par d autres matériaux. 69

71 MAQUETTE «MASSE VOLUMIQUE» 70

72 MODE OPERATOIRE Poser un échantillon de matériau sur la balance Relever la mesure affichée au cadran Compléter le tableau Renouveler l opération avec les autres échantillons Compléter le tableau au fur et à mesure CONCLUSIONS : MASSE VOLUMIQUE: Masse d un matériau par rapport à son volume. Pour un même volume, les matériaux ont des masses différentes. 71

73 CONSOLE DE DIRECTION VERSION CISAILLEE ET THERMOPLIEE : VERSION CFAO ET THERMOPLIEE : Remarque : Lors de la fabrication de la console, nous insisterons plus particulièrement sur la thermoplasticité CONCLUSIONS : THERMOPLASTICITE: Capacité d un matériau à se déformer sous l effet de la chaleur et d une action mécanique combinées. Certains matériaux se déforment plus ou moins facilement sous l effet de la chaleur qui provoque, après refroidissement, une déformation permanente. 72

74 4 x 4,5 4 x 5 à pli à pli à 105 pli à 145 pli à T olérance générale : + - 0,5 PV C : ép 2 73

75 4 x 4, pli à pli à 105 pli à 145 pli à T olérance générale : + - 0,5 PV C : ép 2 74

76 DEMI- FOURCHE DE ROUE AVANT VERSION CISAILLEE ET THERMOPLIEE: 75

77 ,5 Pli à 90 4,5 T olérance générale : + - 0,5 PV C : ép 2 76

78 ,5 Pli à ,5 T olérance générale : + - 0,5 PV C : ép 2 77

79 GUIDER Activité informatique Après avoir lancé le logiciel edrawing : - tu extrais l ensemble des éléments du guidage - tu indiques leurs noms - tu imprimes le document - tu le colles dans ton cahier 78

80 RALENTIR S ARRETER Observation et questionnement. 1) Quand l utilisateur a-t-il besoin de ralentir ou de s arrê ter? ) Sur quel é lé ment agit-il? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Poignée de frein Trottinette Trottinette Poignée de frein Skateboard Skateboard Planche Modèle réduit Modèle réduit Poussette Poussette Levier de blocage 3) Quels sont les é lé ments qui bougent? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Câble, étrier de frein et patin Trottinette Trottinette Câble, levier et bande Skateboard Skateboard Skate Modèle réduit Modèle réduit Poussette Poussette Levier de blocage 79

81 4) Quels sont les é lé ments qui entrent en contact? OBSERVATION CORRECTION Vélo Vélo Le patin et la jante Trottinette Trottinette Le tambour et la bande Skateboard Skateboard La planche sur le sol Modèle réduit Modèle réduit Poussette Poussette Levier de blocage et roue 5) Que se passe-t-il lorsqu on arrê te l action? Pourquoi? Correction : les éléments reprennent leur position initiale sous l effet des ressorts. 80

82 Colorie en rouge les éléments qui permettent de«ralentir et s'arrêter» Ql

83 RALENTIR S ARRETER La trottinette Actionner la manette de frein Pour entraîner le câble Pour faire pivoter le levier Pour serrer la bande Pour ralentir le tambour Donc ralentir la roue arrière 82

84 RALENTIR S ARRETER Le vélo Actionner la manette de frein Pour entraîner le câble Pour faire pivoter les étriers Pour serrer les patins Pour ralentir la jante Donc ralentir la roue 83

85 RALENTIR S ARRETER Le skateboard Incliner la planche 84

86 RALENTIR S ARRETER Homme Eléments mobiles Transmission de la commande Frottement de matériaux différents RALENTISSEMENT ARRET Trottinette Poignée de frein Cable Levier Bande Cable+gaine Bande sur tambour Ralentissement de la rotation de la roue arrière Vélo Poignée de frein Cable Etrier de frein Patin Cable+gaine Patin sur jante Ralentissement de la rotation de la roue Skateboard Planche Planche sur sol la rotation des roues Modèle réduit Poussette Levier de blocage Levier et roue Immobilisation de la roue Dans le bloc fonctionnel RALENTIR S ARRETER, on trouve des éléments : - sur lesquels agit l utilisateur (manette de frein ), - qui transmettent la commande (câble ), - qui réagissent en provoquant le frottement (patin ). 85

87 MAQUETTE «ADHERENCE» 86

88 MODE OPERATOIRE Masse Matériau 10 0 Plan incliné Placer un matériau sur le plan incliné Poser la masse sur le plan incliné Soulever lentement le plan incliné jusqu au glissement de la masse Relever la valeur de l angle Compléter le tableau Recommencer avec une autre face de la masse Changer le matériau posé sur le plan incliné Recommencer les tests CONCLUSIONS : ADHERENCE: Faculté d un matériau à présenter une force de frottement qui s oppose au glissement. Les matériaux glissent plus ou moins facilement les uns contre les autres. Remarque : Après cette étude nous traiterons le recyclage CONCLUSIONS : RECYCLAGE: Capacité d un matériau à être réutilisé pour la création d autres objets techniques, donc pour assurer d autres fonctions. Certains matériaux se laissent plus ou moins facilement transformer ( pour être valorisés donc réutilisés) ou détruire 87

89

90 LE MODELE REDUIT Recherche du montage des fonctions é nergie et motorisation 6ème Matériel : - Une maquette «énergie / motorisation» du modèle réduit (ensemble monté). - Une maquette «énergie / motorisation» du modèle réduit en pièces détachées. - Le présent document. Documents ressources : - Le classeur Consignes : En utilisant la photo ci-dessous et le matériel mis à votre disposition, expliquer comment réaliser le montage des fonctions énergie et motorisation du modèle réduit. 1. Réaliser le montage des fonctions «énergie et motorisation» du modèle réduit. 2. Expliquer simplement le montage de ces fonctions (sur une feuille de classeur). Interrupteur Moteur Support moteur Fils de câblage Coupleur de piles 89

91 LE MODELE REDUIT Recherche du montage de la fonction transmission 6ème Matériel : - Une maquette de la transmission du modèle réduit (ensemble monté). - Une maquette de la transmission du modèle réduit en pièces détachées. - Le présent document. Document ressource : - Le classeur Consignes : En utilisant la photo ci-dessous et le matériel mis à votre disposition : 1. Réaliser le montage de la transmission de la maquette. 2. Expliquer simplement le montage de la transmission (sur une feuille de classeur). Ne pas oublier de passer la courroie!!! Ecrou borgne Châssis Axe Ecrou Rondelle Roue Ecrou Poulie Courroie Rivet 90

92 LE MODELE REDUIT 6ème Notice de montage de la transmission Page 1/2 Phase Opération Représentation 1 Placer un écrou sur l axe à + ou 4 cm de l extrémité. 2 Mettre en place la roue, puis un écrou borgne. 3 Bloquer la roue par un serrage des écrous. (2 clés plates N 7) 4 Installer les 2 rivets sur le châssis. Insérer l axe dans le châssis. 5 Placer sur l axe et dans l ordre : 1. 1 écrou 2. 1 rondelle 3. la poulie 4. 1 rondelle 5. 1 écrou 6. la courroie 91

93 6 Visser un écrou sur l axe, installer la roue et visser l écrou borgne. 7 Bloquer la roue par un serrage des 2 écrous. (2 clés plates N 7) 8 Positionner la gorge de la poulie à 4cm du bord du châssis. 9 Bloquer la poulie par un serrage des écrous. (2 clés plates N 7) 10 Le montage est terminé. Vérifier la rotation des roues. Appeler le professeur. 92

94 Ecrou borgne Châssis Axe Ecrou Rondelle Roue Ecrou Poulie Courroie Rivet 93

95 LE MODELE REDUIT 6ème Notice de montage de la motorisation Page 1/2 Phase Opération Représentation Retirer l écrou et la rondelle de l interrupteur. 1 Le mettre dans le perçage. Replacer la rondelle et l écrou et serrer. 2 Monter le support moteur à l aide d une vis de 8mm de long. Bloquer. Installer le moteur dans son support. 3 Mettre en place la courroie. Aligner la poulie moteur avec la poulie de l arbre en déplaçant le moteur dans son support. 94

96 4 Installer le coupleur de pile en le collant sur le châssis. Utiliser un adhésif double face. Le coté des fils du coupleur vers l avant du châssis. Réaliser le câblage du circuit électrique. Respecter la place des fils sur les bornes du moteur et de l interrupteur. 5 Le fil bleu sur la borne du moteur repérée par un point rouge. Installer les piles 6 Le montage de la fonction «Energie et motorisation» est terminé. 95

97 Vérifier le fonctionnement. Appeler le professeur. Remarque : Modification du circuit : Retirer les piles. Débrancher les fis du moteur et les inverser. Installer les piles et essayer le montage. Fil noir sur la borne repérée par un point rouge. Le fil bleu sur l autre borne du moteur. Que constatez-vous? 96

98 LE MODELE REDUIT 6ème Notice de montage de la direction Page 1/1 Phase Opération Représentation 1 Assembler par collage la barre de direction sur la fourche. L extrémité de la barre de direction ne doit pas dépasser. Extrémité de la barre à ras de la fourche 2 Installer la roue sur la fourche. Serrer modérément l écrou sur la vis. Monter la console de direction sur le châssis. 3 2 vis de 8mm + 2 écrous Bloquer à l aide de 2 clés plates N 7. 4 Plier légèrement la console et insérer l ensemble colonne/fourche. 5 Monter le volant. Assembler par collage. Vérifier le fonctionnement. Appeler le professeur. 97

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