MONTAGE DU DISQUE DE NEWTON. Gamme de fabrication et d assemblage SCIENCE & TECHNOLOGIE

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1 MONTAGE DU DISQUE DE NEWTON Gamme de fabrication et d assemblage SCIENCE & TECHNOLOGIE COLLÈGE REGINA ASSUMPTA

2 Gamme de fabrication Conçue par : Pascale Lapointe, technicienne en travaux pratiques Suzanne Legault, enseignante Science & Technologie Dernières mises à jour et modifications: Pascale Lapointe, janvier 20

3 Cahier des charges destiné à la conception d un appareil de Newton La fonction globale de l appareil de Newton est de permettre une rotation rapide des sept couleurs de l arc-en-ciel afin que l œil humain les confonde et perçoive du blanc. Au regard du MILIEU PHYSIQUE l appareil devra: Avoir les sept couleurs de l arc-en-ciel sur un disque possédant un diamètre de 64 mm; Permettre la rotation des sept couleurs en même temps; Être fabriqué avec des matériaux résistants. Au regard du MILIEU TECHNIQUE l appareil devra : Être mis en marche par un circuit électrique; Être alimenté par une source de 9 volts; Posséder une vitesse de rotation assez élevée pour que l œil humain confonde les couleurs entre elles; Permettre l apparition de blanc : la proportion de chaque couleur n est donc pas laissée au hasard. Au regard du MILIEU HUMAIN l appareil devra être : Sécuritaire : tous les matériaux doivent être fixés solidement; Attrayant; il ne faut donc pas oublier l importance de l esthétique tout au long de sa construction; Peu bruyant ; il devra être bien assemblé afin que la vibration soit réduite au minimum. Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

4 Au regard du MILIEU INDUSTRIEL l appareil devra être : Entièrement réalisé par des élèves qui n ont pas obligatoirement de connaissances technologiques ou de techniques particulières; Réalisé à l aide d outils de base : colle chaude, tournevis, marteau, équerre, etc.; Facilement démontable pour permettre sa réparation, son rangement ou son nettoyage. Au regard du MILIEU ÉCONOMIQUE l appareil devra : Être conçu à partir de matériaux peu coûteux; Être assemblé de façon rigoureuse afin d éviter les erreurs et ainsi utiliser du matériel supplémentaire. Au regard du MILIEU ENVIRONNEMENTAL l appareil devra être : Alimenté par une pile rechargeable; Réalisé à l aide de matériaux préférablement biodégradable (bois) ou du moins recyclable (plastique). Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

5 RÈGLES DE SÉCURITÉ EN ATELIER L organisation générale d un atelier doit permettre à tous ceux et celles qui y travaillent d y être en toute sécurité. Chacun est responsable de veiller à ce que les règles de sécurité soient respectées. Cela demande de la collaboration et un esprit d équipe. Chaque personne doit, évidemment, penser à sa propre sécurité mais aussi demeurer soucieuse de celle de ses collègues. C est une question de GROS BON SENS! Dans un atelier, on doit toujours: Porter un sarrau. Il doit être attaché correctement; Attacher les cheveux longs; Garder le labo propre et exempt d objets sur le plancher; Utiliser l instrument approprié pour le travail à exécuter; Débrancher tout appareil électrique après usage (en tirant sur la fiche et non le fil); Porter des lunettes de sécurité EN TOUT TEMPS; Bien fixer les pièces à travailler; Ranger les matériaux et outils aux endroits appropriés; Nettoyer le labo à la fin de la période; Demeurer vigilant, concentré sur son travail et attentif aux gestes de nos collègues; Cesser toute activité lorsque l enseignant ou la technicienne clignote les lumières. Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

6 Dans un atelier, il est strictement interdit de: Courir, se tirailler, crier ou produire des bruits inutiles, boire et manger; Pousser ou déranger un collègue; Porter des bijoux; Mettre des objets dans sa bouche; Vérifier le tranchant d une lame sur le pouce; Pénétrer dans l aire de travail occupé par un collègue; D utiliser un outil ou un instrument endommagé; D utiliser un outil ou instrument si on ne l a jamais manipulé auparavant (demander au prof ou à la technicienne); Changer les lames de scies, couteaux et forets de perceuses (demander au prof ou à la technicienne); Poser la main devant la lame d un outil; Un seul avertissement de comportement sera toléré; les élèves qui ne respecteront pas ces consignes se verront exemptés du laboratoire. N oubliez jamais que les règles de sécurité en atelier, c est une question de GROS BON SENS! FAITES PREUVE DE JUGEMENT!!!! Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

7 N Opérations Période. Mesurage et traçage. À l aide d un crayon à mine, aligner les coins du socle, tracer deux droites diagonales afin de déterminer la droite centrale du socle. Croquis / Illustrations Matériel Crayon à mine Équerre Étau.2 Sur cette droite centrale, faire une croix au crayon à mine à 0 mm, à 00 mm et à 5 mm en partant du bord frontal (côté disque)..3 En partant de chacun des bords latéraux, tracer, à l aide d une équerre combinée, une droite à 0 mm de part et d autre du socle..4 En se référant au plan ci-haut, tracer les autres trous en les marquant d une croix. Attention à la précision..5 En se référant au plan plus bas, numéroter les croix..6 Fixer le poteau dans un étau..7 Sous le poteau, tracer un «X» afin de déterminer le centre du goujon..8 Avant de poursuivre, faire vérifier le travail par l enseignant(e) ou la technicienne. Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

8 N Opérations Période 2 2. Perçage du poteau et du socle 2. À l aide d un pointeau et d un marteau, pointer un petit trou délicatement au centre des croix tracées sur le socle aux étapes précédentes. Croquis / Illustrations Matériel Pointeau Marteau 2.2 Pour les étapes 2.2 à 2.5, demander l assistance de l enseignant(e) ou de la technicienne. Placer le poteau sur la perceuse à colonne de façon à faire un trou à 20mm d une des deux extrémités. Cette mesure est prise à l aide d un gabarit de perçage fournit par la technicienne. Perceuse à colonne Foret Ø4,5mm Gabarit 2.3 Percer la croix numéro «2». À cette étape, utiliser le foret Ø5,5 mm. Foret Ø5,5mm Gabarit 2.4 Fixer correctement le socle dans un étau et percer les six croix numéro à l aide d une perceuse électrique. Utiliser le foret d un diamètre de Ø3 mm. Étau Foret Ø3mm Perceuse électrique 2.5 Marquer à l aide d un crayon à mine 2 trous du support à piles en le plaçant au bon endroit. Crayon à mine 2.6 Percer ces 2 marques à l aide de la perceuse à colonne. À cette étape, utiliser un foret Ø.5 mm. Perceuse à colonne Foret Ø.5mm Gabarit Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

9 N Opération Période 3 3. Fixation du poteau, du moteur, de l interrupteur et du support à piles 3. Placer le poteau dans un étau et pointer très légèrement au centre du «X» tracé à l étape.7. Croquis / Illustrations Matériel Étau Pointeau Marteau 3.2 Fixer le socle dans un étau de façon à voir le dessous vers soi et l emplacement du poteau vers le haut. Étau 3.3 En utilisant la vis #5, Ø6X20 et le tournevis Robertson, visser le poteau sur le socle de façon à ce qu il soit d équerre. Vis Ø5X8 Tournevis Robertson 3.4 Fixer l interrupteur; au besoin, utiliser des pinces non coupantes. Pinces noncoupantes 3.5 Fixer le support à piles sous le socle à l aide du tournevis Phillips et des deux petites vis restante (Ø4 X 6). Tournevis Phillips Vis Ø4 X Coller le support à moteur au bon endroit. 3.7 Avant de poursuivre, faire vérifier le travail par l enseignant(e) ou la technicienne. Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

10 Période 4 N Opérations 4. Préparation du circuit électrique 4. Insérer la poulie du moteur sur son axe. Croquis / Illustrations Matériel 4.2 Positionner le moteur dans son support. 4.3 Insérer la pile 9 volts dans le support à piles. Pile 9V 4.4 Relier le fil rouge du support à piles à la borne positive du moteur. 4.5 Relier le fil noir du support à piles à une borne de l interrupteur. 4.6 Évaluer la longueur de fil nécessaire pour relier la borne négative du moteur à l autre borne de l interrupteur. Ruban à mesurer / règle Dénuder les extrémités du fil (environ 0 mm) à l aide d une pince à dénuder. Les extrémités dénudées doivent être enroulées autour des bornes de contacts sur lesquelles elles seront soudées. *Attention : Ne pas dénuder les fils rouge et noir du support à piles! Pinces à dénuder 4.9 Vérifier si le moteur tourne en sens horaire. Si ce n est pas le cas, trouver une solution. Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

11 N Opérations 5. Soudure des contacts Périodes 5, 6 et 7 Croquis / Illustrations Matériel 5. À cette étape, demander l assistance de l enseignant(e) ou de la technicienne. Procéder aux soudures en suivant les explications fournies. Fer à souder Soudure Ø0.8 mm 6. Fixation du disque, des roues et du système de poulies 6. Coller le disque blanc sur la roue. Colle en bâton Ciseaux 6.2 Faire passer le boulon à travers le disque, le poteau et la poulie. Insérer l écrou à l autre extrémité du boulon. Tournevis Robertson 6.3 Fixer l appareil dans un étau et visser les 4 vis restantes à travers le socle dans chaque trou des pattes en caoutchouc. Étau Tournevis Robertson Vis 7. Détermination de la vitesse de rotation du disque 7. Déterminer la courroie qui convient le mieux pour contrôler la vitesse de rotation du moteur. Courroie (élastique) Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

12 Plan de traçage #: Étapes. à.4 Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

13 Plan de traçage #2 : Numérotation des croix de perçage à l étape.5 Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

14 Projection de profil Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

15 Machines-outils utilisés Fer à souder Perceuse à colonne Perceuse électrique Fusil à colle chaude Outils nécessaires Crayon à mine Règle Lunettes de sécurité Équerres variées (combinées, de menuisier) Étau, serres variées Ruban à mesurer Gabarits de perçage Pointeau Marteau Forets Ø.5mm, Ø3mm, Ø4.5mm, Ø5.5mm, Tournevis Robertson Tournevis Phillips Soudure Ø0.8mm Fil AWG - 20 Pinces à dénuder Râpe Colle en bâton, colle chaude Matériaux reçus par équipe de deux Photo Support à disque Support à moteur Moteur Disque de carton Support à piles Poulie Fil Photo 2 Interrupteur Vis mécanique (avec écrou) Ø8 X 40 Poulie à moteur 4 pattes 2 Vis Ø4 X 6 Vis#5, Ø6 X 20 4 Vis#6, Ø7 X 25 Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton

16 Détails des matériaux Qté Désignation Matériau Détails des matériaux Support à moteur Plastique 25 X 25 Support à piles Plastique 30 X 55 Support à disque MDF Ø 52 X 6 Interrupteur Plastique 30 X 8 X 5 Moteur 9 V 7000rpm Axe Ø 2 Poteau Tilleul Ø 20 X 00 Socle Tilleul 50 X 5,3 X 6 Vis mécanique Acier plaqué Ø8 X 45 Vis #5 Zinc Ø 6 X 20 2 Vis Zinc Ø4 X 6 4 Vis #6 Zinc Ø7 X 25 Disque carton Ø 63 Soudure Ø 0.08 Fil AWG - 20 (Ø 0.8) Cahier des charges et gamme de fabrication Montage du disque de Newton