MACHINES SIMPLES TECHNOLOGIE 2º ESO IES ALHAKEN II
Machines simples INDEX 1. Qu est ce qu une machine mécanique? 2. Les machines simples 2.1. Le levier 2.1.1. Définition, schéma et utilisation 2.1.2. Loi du levier 2.1.3. Classification des leviers 2.1.4. Les Leviers multiples 2.2. Le plan incliné 2.3. Le coin 2.4. La vis 2.5. La poulie 2.6. Le treuil
1. Qu est ce qu une machine mécanique? La machine mécanique reçoit toujours une énergie sous forme de forces et mouvements. Elle transforme ensuite ces forces et mouvements d entrée en d autres différents à la sortie. L énergie mécanique que l on obtient à la sortie nous servira pour une activité ou un travail concret. Dans beaucoup de cas, la transformation de l énergie consiste en une réduction du mouvement (ou de la vitesse) d entrée. Ainsi, à la sortie le mouvement est plus lent mais plus fort. La plupart des machines mécaniques sont composées parce qu elles sont formées par plusieurs machines simples et par différents mécanismes. Chaque machine simple et chaque mécanisme réalisent une seule transformation de l énergie mécanique (de forces et de mouvements). Les machines simples ont un seul point d appui. Nous allons étudier dans ce chapitre les plus importantes.
2. Les machines simples 2.1. Le levier 2.1.1. Définition, schéma et utilisation Le levier est une machine simple. C est une barre qui peut tourner autour d un point fixe qui est le pivot. Applications du levier : On identifie facilement le levier dans presque tous les outils (ouvre-boîtes, ciseaux, clé anglaise ) mais on l utilise aussi dans beaucoup d autres machines. 2.1.2. Loi du levier Pour chaque principe de levier il y a une égalité mathématique qu on appelle loi du levier. F = force que l on applique a = bras de la force R = résistance à vaincre b = bras de la résistance
autres. Grâce à cette équation on peut calculer une des valeurs du levier si on connaît les trois Exemple:
2.1.3. Classification des leviers Leviers de première catégorie. Leviers de deuxième catégorie Leviers de troisième catégorie Les leviers de troisième catégorie ne réduisent pas l effort. Dans ce cas la force que tu dois appliquer (F) est supérieure à la résistance (R) de la charge.
2.1.4. Les Leviers multiples Il s agit d une combinaison de plusieurs leviers. D autres exemples de leviers multiples : les claviers du piano, d une machine à écrire... 2.2. Le plan incliné C est une machine simple qui nous permet de soulever des objets avec moins d effort. On remarque deux choses sur la figure : Le plan incliné supporte la plus grande partie du poids et on a besoin de moins d effort. La distance à parcourir sur le plan incliné est plus grande que si tu soulèves directement l objet. Applications : Toutes les rampes des trottoirs, l accès aux garages, quelques portes des camions sont des plans inclinés (des machines simples).
2.3. Le coin C est une machine simple. C est un objet qui se termine en pointe. Il s'agit d'une combinaison de deux plans inclinés. Plus la pointe est fine, plus la force est grande. Applications : On peut voir des coins en bois utilisées pour tenir des portes. On trouve le coin dans les outils de coupement : ciseaux, hache, couteaux... 2.4. La vis C est une machine simple. C est un plan incliné enroulé autour d un cylindre. Dans ce cas le plan incliné s appelle le filet. L espace avancé après un tour complet est le pas de la vis Le filet peut être à l intérieur d un trou, ce qui s appelle le filet intérieur.
Applications - Eléments d union : la vis, le boulon avec écrou, la vis à bois, BOULON ECROU VIS À BOIS - Eléments de transmission de force : ils font de grands efforts à partir d une force humaine inférieure. Exemples: la presseuse, le cric pour automobile, l étau (figure A), Presseuse - Autres applications : une ampoule l ouverture et fermeture d un robinet
2.5. La poulie C est une machine simple formée par une roue qui tourne autour d un axe. On la fait fonctionner avec une corde ou une courroie. Applications On utilise les poulies pour soulever des charges. Avec une poulie simple on doit appliquer tout le poids qu on veut lever en tirant la corde. Elle est utile parce qu elle change le sens de l effort. C est plus facile de lever la charge. Les poulies doubles ont une poulie fixe et l autre mobile. Elles réduisent de moitié de l effort F avec lequel on tire la corde. Par contre, pour lever la charge d un mètre on doit déplacer le double de corde (2 mètres). 2.6. Le treuil C est une machine simple. C est une corde qui porte un poids à un extrême et à l autre il est enroulé dans un cylindre. Quand on tourne le cylindre la corde déplace la charge en ligne droite. Avec une manivelle le treuil peut soulever le poids plus facilement car il applique la loi du levier. Sur la figure on voit que le bras de la manivelle (a) est plus grand que le rayon (b) du cylindre. Applications - Bobine d une canne à pêche - Élévation de l eau (puit) - Ascenseurs - Accostage de bateaux
Exercices 1. Les machines mécaniques : a) ont beaucoup de puissance b) transforment des forces et des mouvements c) fonctionnent seulement avec de l énergie électrique 2. Explique l énergie mécanique d entrée et de sortie pour chaque machine de la figure. MOTEUR Energie mécanique d entrée Boîte de vitesses Energie mécanique de sortie Energie mécanique d entrée Bicyclette Energie mécanique de sortie 3. Les mécanismes qui réduisent la vitesse permettent d obtenir plus de. 4. Les machines simples ont seulement un point d appui. Dis les exemples de machines simples : a) leviers, vis, poulie, ampoule b) leviers, lime, vis, plan incliné c) leviers, plan incliné, coin, vis, poulie 5. Donne sept exemples de leviers. Dessine ou colle sur ton cahier des images des exemples. 6. Quel est le type de levier sur la figure? calcule la force F qu on doit appliquer pour soulever la charge. 300 kg F 10 cm. 60 cm.
7. Le plan incliné a) est une invention de l époque moderne b) permet de lever une charge avec moins d effort c) sert seulement pour les véhicules 8. Le coin a) est une combinaison de deux plans inclinés b) ne peut pas être utilisé comme instrument à couper c) est une invention de l époque moderne 9. Donne au moins trois exemples d utilisation du plan incliné et trois exemples d utilisation du coin. Cherche une image pour chaque exemple. 10. La vis est une machine simple. C est un plan incliné enroulé autour de 11. Comment on appelle l avance d une vis quand elle fait un seul tour? 12. Donne au moins trois exemples d utilisation de la vis avec un dessin ou une image collée. 13. Vrai ou Faux? a) On utilise la poulie pour soulever des charges. b) La poulie fixe permet de réduire l effort. c) La poulie fixe est utile pour changer le sens de l effort. 14. Sur la figure, pour lever de 1,5 mètres une charge avec la poulie double il faut déplacer de mètres la corde. Avec cette poulie, si tu veux soulever une charge de 20 kg, quel effort dois-tu appliquer sur la corde? 1,5 m 15. Avec une manivelle le treuil permet de lever une charge avec moins d effort parce qu il réalise la loi de. 16. Explique l utilité du treuil avec des exemples. Fais des dessins ou colle des figures de ces exemples
Problèmes 1. Quel type de levier vois-tu sur la figure? Quelle force il faut appliquer pour vaincre une résistance R de 30 Kg? 2. Quel type de levier apparaît sur la figure? Quelle est la résistance maximum R que tu peux vaincre avec ce mécanisme si ta main applique une force F jusqu à 23 Kg? 3. Quelle force F tu dois appliquer pour lever les objets de chaque figure?
4. Quelle force sera nécessaire pour lever le sceau avec le treuil de la figure? 5. Quelle est la résistance maximum R que tu peux vaincre sur la figure, sachant que la force d une personne qui pousse les bras est de 75 Kg? 6. Quels autres dispositifs, à parte le treuil et le cabestan, permettent de transformer un mouvement linéal en un circulaire?