CHAPITRE 812 ATS Questions 1 à 14, A à D. Verdict 1 LES MATÉRIAUX DANS LES OBJETS TECHNIQUES (p. 386-390) 1. En fonction de leur utilisation, les objets techniques sont susceptibles de subir des contraintes. Nommez la contrainte qui est subie par la partie de l objet pointée dans les photos ci-dessous. A B C La traction. La compression. La torsion. D La flexion. Le cisaillement. 2. Lors de la fabrication d un objet technique, il est souvent nécessaire de définir les propriétés mécaniques des matériaux afin de faire le meilleur choix. Indiquez quelle propriété mécanique est recherchée dans les exemples suivants. a) Un plastique qui conserve bien sa forme, même lorsqu on tente de le tordre. La rigidité. E 1
Nom : Groupe : Date : b) Pour des planchers, un bois qui résiste bien à la pénétration d objets pointus comme les talons de soulier. La dureté. c) Un métal qui s étire bien pour faire des fils. La ductilité. d) Une coque de bateau qui résiste aux chocs causés par des roches sous-marines ou des hauts-fonds. La résilience. e) Un matériau qui se plie facilement, sans se rompre, pour faire des gouttières. La malléabilité. 2 LES CATÉGORIES DE MATÉRIAUX ET LEURS PROPRIÉTÉS (p. 390-401) 3. Précisez de quelle catégorie font partie les matériaux qui ont été utilisés pour fabriquer les objets énumérés ci-après. Choisissez parmi les catégories suivantes, chacune d elles ne pouvant être choisie qu une fois : bois et bois modifiés ; métaux et alliages ; matières plastiques ; céramiques. matériaux composites ; a) Des pièces de monnaie. Métaux et alliages. b) Une feuille de contreplaqué. Bois et bois modifiés. c) Une vitre. Céramiques. d) Une bouteille de boisson gazeuse. Matières plastiques. e) Un gilet pare-balle. Matériaux composites. 4. Indiquez quelle catégorie de matériau vous suggéreriez pour répondre aux besoins suivants. Choisissez parmi les mêmes catégories que celles de la question précédente. Chaque catégorie ne peut être choisie qu une seule fois. a) Un matériau d aspect brillant, bon conducteur d électricité. Métaux et alliages. b) Un matériau durable, léger et peu coûteux à fabriquer. Matières plastiques. c) Un matériau qui combine des propriétés de plusieurs catégories de matériaux. Matériaux composites. d) Un matériau d aspect naturel, pouvant présenter des variations de couleur et de teinte, que l on peut facilement façonner et assembler. Bois et bois modifiés. 2
e) Un matériau durable dont la conductibilité électrique est faible, résistant très bien à la chaleur et d une dureté élevée. Céramiques. 5. Lors d une expérience, un élève dépose deux clous en fer dans un bécher contenant une solution aqueuse. L un des deux clous a préalablement été recouvert de graisse. Lequel des deux clous rouillera le moins rapidement? Expliquez pourquoi. Ce sera le clou recouvert de graisse qui rouillera le moins rapidement, car cette substance constitue un revêtement qui le protège contre la dégradation. 6. Du temps des chevaliers au Moyen Âge, lors de la confection des épées, les lames en acier étaient chauffées puis trempées dans de l eau. Nommez le traitement thermique qui est décrit pour la confection des épées et précisez le principal avantage d un tel traitement sur les propriétés de la lame. Le traitement utilisé est la trempe, qui permet d augmenter la dureté de la lame. 3 LES DESSINS TECHNIQUES (p. 401-410) 7. Observez les deux dessins ci-contre d une tour à disques compacts. a) Pour chaque dessin, nommez la projection qui a été utilisée. Dessin A : projection isométrique. Dessin B : projection à vues multiples. b) Peut-on affirmer que ces deux dessins sont des dessins d ensemble? Expliquez pourquoi. Oui, parce que ces deux dessins présentent l allure générale de l objet. A B 3
8. Observez le dessin ci-contre qui représente une luge de type trois skis. a) De quel type de dessin s agit-il? Il s agit d un dessin d ensemble éclaté. b) Les pièces n 12 sont des vis à métal. Déterminez combien il faut de ces vis pour assembler cet objet technique. Il en faut quatre. c) Si l on souhaitait représenter toutes les pièces à l aide de dessins de détails, combien de dessins au minimum devrait-on réaliser? Expliquez pourquoi. Il faudrait réaliser au moins 12 dessins de détails, car cet objet est constitué de 12 pièces différentes. d) On peut usiner la pièce n 3 par pliage. Comment peut-on représenter la surface nécessaire pour fabriquer cette pièce dans un dessin de détails? À l aide d un développement. 9. Pour fabriquer une pièce, un élève se fie notamment au dessin ci-contre. a) Au moment de la vérification des dimensions de la pièce, on s aperçoit que la largeur de l entaille est de 22 mm. Est-ce que cette pièce est conforme ou non au dessin? Expliquez pourquoi. Elle est conforme puisque la largeur se situe à l intérieur de l écart de mesure acceptable indiqué par la tolérance. En effet, comme la tolérance est de 3 mm, cela signifie que la largeur de l entaille peut atteindre jusqu à 23 mm. b) Quelle est la dimension minimale que peut avoir la largeur de l entaille? 17 mm. 4
10. Pour chacun des solides ci-dessous, trouvez le développement correspondant. La figure B correspond au développement du solide 1 et la figure A, à celui du solide 2. 4 LA FABRICATION : OUTILS ET TECHNIQUES (p. 410-417) 11. Parmi les techniques les plus utilisées lors de la fabrication d un objet figure le perçage. a) À quoi sert le perçage? À faire des trous dans un matériau. b) Quels sont les deux principaux facteurs dont il faut tenir compte lors du choix de la mèche ou du foret à utiliser pour le perçage? Le diamètre du trou à effectuer et la nature du matériau. c) Est-ce que les deux facteurs énumérés en b) sont les mêmes dont il faut tenir compte pour déterminer la vitesse de rotation de la mèche ou du foret? Si non, indiquez-les. Ce sont les mêmes facteurs. 12. Le toit du nichoir ci-contre a été recouvert d aluminium, obtenu à parti d une seule feuille de métal. Quelle technique d usinage a permis de donner la forme à cette feuille d aluminium? Expliquez pourquoi. Il s agit de la technique du cambrage puisque, pour obtenir cette forme, la feuille d aluminium a été pliée. 5
Nom : Groupe : Date : 13. Donnez trois exemples de vérifications qui peuvent être effectuées lors du contrôle des pièces. Réponses variables. Exemples. Vérifier la longueur, la largeur et l épaisseur de la pièce. Vérifier si les trous sont placés aux bons endroits et s ils ont le bon diamètre. Vérifier si la pièce a la forme voulue (carrée, hexagonale, triangulaire, etc.). Vérifier si les angles de pliage sont conformes. Vérifier si les surfaces des pièces sont planes. 14. Indiquez pour quelle technique d assemblage chacun des outils suivants est le plus souvent utilisé. a) Un marteau. Le clouage. b) Un pot de colle à menuiserie. Le collage. c) Un fer à souder. Le soudage. d) Une vis. Le vissage. QUESTIONS SYNTHÈSES A. La photo ci-contre montre une égoïne, un outil qui est très utilisé pour scier le bois. La pièce coupante de cet outil est fabriquée en acier, tandis que la poignée est fabriquée à partir d acrylonitrile butadiène styrène (ABS). a) À quelle catégorie de matériaux appartient la pièce coupante? Aux métaux et aux alliages. b) Sachant que l ABS peut être remodelé lorsqu on le chauffe, à quelle sous-catégorie de matière plastique appartient ce matériau? Aux thermoplastiques. c) Lorsqu on scie à l aide d une égoïne, il peut arriver que la lame plie et reprenne sa forme. Quelle contrainte est alors subie par cette pièce et quelle propriété mécanique lui permet de reprendre sa forme? Contrainte : la flexion. Propriété mécanique : l élasticité. d) Une des particularités importantes de la poignée est qu il est difficile de la déformer de façon permanente. De quelle propriété mécanique s agit-il? La rigidité. 6
Nom : Groupe : Date : B. L acier utilisé pour fabriquer la lame de la scie illustrée à la question précédente a subi une trempe. Quelle était l utilité d un tel traitement thermique? La trempe a permis d augmenter la dureté de la lame, ce qui a pour effet d améliorer son efficacité lors du sciage. C. Observez le dessin ci-dessous. a) Déterminez de quel type de dessin il s agit. Il s agit d un dessin d ensemble éclaté. b) Dessinez le schéma de construction de l égoïne. 7
c) Est-ce que l égoïne peut être considérée comme une machine-outil? Expliquez pourquoi. Non, puisque qu elle ne peut être maintenue et actionnée que par la force humaine. d) À quelle étape du processus de fabrication des objets est principalement utilisé cet outil? Lors de l usinage. D. Préparez votre propre résumé du chapitre 12 en construisant un réseau de concepts. Voir la section «Réseaux de concepts» dans le guide B. Diagnostic 1. Si vous prévoyez l achat de planches en bois, comment pouvez-vous vous assurer que le bois que vous choisirez a été coupé dans une perspective de développement durable? En vérifiant si le bois a reçu une certification en ce sens, telle que la certification FSC. 2. Le papier est l un des principaux produits dérivés de la coupe du bois. Donnez quelques moyens qui permettent d en limiter la consommation. Réponses variables. Exemples. Recycler le papier et utiliser du papier recyclé ; n imprimer que les pages nécessaires lorsqu on utilise un ordinateur ; utiliser le verso des feuilles ; n acheter que des revues et des journaux qu on veut lire ; etc. 8