TECHNOLOGIE | 6° | Étape 3 Le fonctionnement d'un objet technique entraînement Je m'interroge 1. Indiquez l'action que ce pilote effectue. (Doc. 1) Ce pilote de moto est en train de freiner. 2. Précisez sur quel élément de la moto il agit. (Doc. 1) Pour réaliser cette figure acrobatique, il a principalement actionné la poignée de frein permettant de bloquer la roue avant de la moto. Cette question met en évidence qu'une partie commande est nécessaire pour actionner le freinage. 3. Désignez le document qui permet de mieux identifier le système de freinage. (Doc. 1,2, 3) Le document qui permet le mieux d'identifier le système de freinage est la modélisation représentée dans le document 2. Dans ce document ne sont représentés que les éléments participant au freinage de la moto. 4. Indiquez le document qui n'est pas une photographie et comment il a été réalisé. (Doc. 1,2,3) Le document qui n'est pas une photographie est le document 2. Ce document est un dessin réalisé sur ordinateur. Le rendu de ce dessin est proche d'une photo. S'agissant d'une modélisation 3D, il est possible avec le fichier correspondant à cette représentation d'obtenir différentes orientations de vues permettant d'observer en détail l'ensemble de ce système de freinage. 1. Les fonctions techniques. Comment répondre à la fonction d'usage d'un objet technique ? Des fonctions nombreuses et diverses Doc. 1 Des fonctions techniques sur une moto 1. Listez six fonctions techniques assurées par cette moto et expliquez leur rôle. - Produire de l'énergie mécanique : Cette énergie mécanique est produite à partir d'un moteur dit thermique, le but étant de produire un mouvement de rotation. -Transmettre (1) : Cette première transmission permet à partir de l'énergie mécanique produite à partir du moteur d'entraîner le plateau. Ce plateau est un pignon servant de support à la chaîne. - Transmettre (2) : Cette deuxième transmission permet de transmettre le mouvement en rotation du plateau à un pignon fixé sur la roue arrière du véhicule. - Évacuer les gaz brûlés : L'utilisation d'un moteur thermique produit des gaz brûlés, l'échappement permet d'évacuer ces gaz à l'arrière du véhicule. - Amortir : Les roues d'un véhicule doivent être en contact permanent avec le sol. Le rôle des amortisseurs est de favoriser ce contact en permettant à la roue de s'adapter très rapidement aux irrégularités du sol. Les amortisseurs favorisent également le confort de l'utilisateur en réduisant les vibrations. - Freiner : L'utilisateur d'un véhicule doit pouvoir être en mesure de ralentir ou de s'arrêter face à un obstacle. - Diriger : L'utilisateur d'un véhicule doit avoir la possibilité de choisir la direction qu'il veut emprunter. 2. Recherchez trois autres véhicules qui possèdent les fonctions techniques Freiner et Diriger. La majorité des véhicules possèdent les fonctions techniques de freinage et de direction. On peut citer par exemple : voiture, avion, bateau, train... 3. Repérez sur cette moto une autre fonction technique. - Permettre au conducteur de s'asseoir ; - stocker le carburant ; - protéger du vent. 4. Indiquez sur quel élément agit l'utilisateur d'une moto radiocommandée pour changer de direction. Quelle que soit la moto, véhicule réel ou radio-commandé, il est nécessaire d'orienter la roue avant dans la direction choisie. Dans le cas d'un véhicule radio-commandé, le pilote agit sur le levier d'une télécommande qui va agir sur un servomoteur permettant d'orienter la roue. 5. Indiquez sur quel élément agit le conducteur d'une véritable moto pour changer de direction. Dans le cas d'une véritable moto, le conducteur agit sur le guidon. Il est à noter que l'inclinaison des roues par rapport au sol entraîne également le guidage sur une moto ; plus les roues sont inclinées, plus la moto tourne. Ce phénomène peut être mis en évidence avec une brouette, le fait d'incliner la roue de la brouette permet de la faire tourner. La représentation schématique des fonctions techniques Doc. 2 La fonction technique « diriger » d'un bateau 1. Indiquez sur quel élément agit le pilote d'un bateau pour commander la fonction technique « Diriger ». Le pilote d'un bateau agit sur la barre pour commander la fonction technique « Diriger ». Cette barre va permettre d'orienter le gouvernail et faire virer le bateau. 2. Représentez schématiquement la fonction technique « Freiner » d'un vélo. Doc. 3 Des fonctions techniques identiques 1. Indiquez quelle est la fonction technique commune à laquelle participent ces deux systèmes. La fonction technique commune assurée par ces deux systèmes est le guidage. Les volets d'une aile, selon leur orientation, permettent de faire monter, descendre et virer un avion. La gouverne de dérive située à l'arrière de l'avion (non représentée sur la photo) participe également au guidage en assurant la stabilité de l'avion lors d'un virage. 2. Indiquez sur quel élément agit le cycliste pour commander la fonction technique. Dans le cas du vélo, le cycliste tourne le guidon ; dans le cas de l'avion, le pilote actionne le manche. Ce manche a la forme d'une barre mobile. On l'utilise pour faire monter, descendre ou virer l'avion. Dans les avions modernes, « le manche à balai » traditionnel a été remplacé par une commande électrique ressemblant à un joystick. 2. Le principe général de fonctionnement. Comment décrire le principe général de fonctionnement d'un objet technique ? Le principe technique Doc. 1 Deux principes techniques 1. Indiquez la roue dentée qui tourne le plus vite (a). La roue dentée qui tourne le plus vite est la roue dentée 1. Exemple : Considérons un vélo avec un grand plateau de 48 dents et un pignon de 12 dents. Quand un cycliste fait un tour de pédale, le grand plateau fait aussi un tour et 48 dents défilent. À l'arrière, dans un même temps, défilent également 48 dents, comme le petit pignon ne fait que 12 dents, il doit donc faire 4 tours. En conclusion, pour un tour de pédale, la roue fait 4 tours. 2. Précisez si la roue de la voiture tourne plus vite ou moins vite que le moteur (b). Sur l'axe du moteur est fixée une roue dentée d'un diamètre inférieur à la roue dentée fixée sur l'axe des roues. Les roues de la voiture tournent donc moins vite que le moteur. 3. Indiquez ce qui permet, dans la situation 2, de maintenir en équilibre une masse de deux kg avec une masse de un kg (c). Un bras de levier est la distance séparant une extrémité du levier de son point d'appui. C'est aussi le rapport des deux bras qui donne l'amplitude de l'effet de levier. Dans la situation 1, ce rapport est égal. Dans la situation 2, la position du point d'appui a été modifiée de façon à obtenir un bras de levier plus long sur le côté droit. On précisera que le principe du levier peut être utilisé de deux manières : - pour amplifier un mouvement, en amplitude ou en vitesse ; - pour amplifier un effort. 4. Indiquez la meilleure position des doigts permettant d'actionner le freinage avec un minimum d'effort (d). Plus le bras de levier est long, plus l'effort sera amplifié. Il est donc préférable de positionner ses doigts à l'extrémité du levier de frein pour pouvoir freiner en exerçant un minimum d'effort. 5. Citez deux objets utilisant ces deux principes techniques. Le principe de transmission de mouvement par engrenage se retrouve sur un vélo, une moto, une trottinette électrique. La boîte de vitesses d'une voiture est également constituée d'engrenages. Le principe du levier est utilisé dans de nombreux outils : pinces, clés, matériel de jardinage (pelles, bêches...) et pour soulever des charges tels les petits chariots (diables) munis de deux roues basses et les brouettes. La description du fonctionnement d'un objet technique Doc. 2 L'identification des principaux éléments d'une trottinette électrique (cédérom) 1. Indiquez l'intérêt de ces deux représentations pour comprendre le fonctionnement de la trottinette. La première représentation est un dessin d'ensemble de la trottinette, elle permet de visualiser la trottinette en totalité avec les différentes pièces la composant. La deuxième représentation est une vue en éclaté des éléments qui réalisent la fonction technique « transmettre un mouvement ». Elle permet de visualiser précisément chaque pièce et de connaître son nom. 2. À partir de la représentation disponible sur votre cédérom, identifiez le nom des principaux éléments assurant cette fonction technique (b). Doc. 3 Le principe de fonctionnement d'une direction d'automobile (cédérom) 1. Listez le nom des principales pièces composant ce système de direction (a). Le nom des principales pièces composant ce système de direction sont : - le volant ; - le pignon; - la crémaillère; - la colonne de direction ; - la biellette ; - le porte-fusée. 2. Indiquez dans quel sens se déplace la crémaillère (flèche rouge ou bleue) quand le volant est tourné dans le sens indiqué par la flèche verte (a). Quand le volant est tourné dans le sens indiqué par la flèche verte, la crémaillère se déplace dans le sens de la flèche rouge. 3. Légendez le schéma présent sur votre cédérom (b). 3. Les solutions techniques. Quelles sont les solutions techniques qui assurent les fonctions techniques ? Les éléments réalisant les solutions techniques Doc. 1 Une solution technique pour assurer la fonction technique « freiner » (cédérom) 1. Listez les principaux éléments qui composent cette solution technique. Les principaux éléments qui composent cette solution technique sont : - le disque; - l'étrier ; - les plaquettes; - les pistons ; - la pédale de frein. 2. Indiquez quelle est la principale différence concernant la mise en place de cette solution sur un quad et sur une voiture. Sur chaque roue d'une voiture est installé un dispositif complet de freinage ; sur le quad, un seul dispositif est fixé sur l'axe de la roue arrière. Le freinage est donc identique sur les deux roues arrière. Doc. 2 Plusieurs solutions techniques pour une même fonction technique (cédérom) 1. Indiquez le nom des trois solutions permettant de transmettre un mouvement à la roue d'un vélo. Les trois solutions permettant de transmettre un mouvement à la roue d'un vélo présentées dans ce document sont : - la transmission par pignons et chaîne ; - la transmission par cardan et engrenages coniques ; - la transmission par courroie. 2. Après avoir visualisé l'animation, représentez sous forme de croquis la solution par cardan. De la fonction d'usage aux solutions techniques Doc. 3. L'analyse d'un train à grande vitesse 1. Indiquez la solution technique retenue pour diriger un train. La solution technique retenue pour diriger un train est l'utilisation de roues dont la forme est conçue de façon à suivre les rails. 2. Donnez une autre solution technique permettant de faire avancer un train. La solution technique proposée dans le document est l'utilisation d'un moteur électrique permettant de faire tourner les roues. Une autre solution est l'utilisation d'un moteur thermique. Il est à noter que certaines locomotives communément appelées « locomotives diesel » utilisent un moteur thermique qui fait tourner un générateur électrique afin d'alimenter un moteur électrique. 3. Listez deux fonctions techniques communes à tous les véhicules. Les deux fonctions techniques « Diriger » et « Faire avancer » sont communes à tous les véhicules. La fonction technique « Freiner » est également présente dans la majorité des véhicules. Doc. 4 Des solutions techniques identiques pour des fonctions d'usages différentes (cédérom) 1. Indiquez à quelle fonction technique répond la solution technique (moteur à réaction) choisie (a et b). Un moteur à réaction est une solution qui répond à la fonction technique d'un véhicule : «faire avancer». 2. Précisez sur quel moyen de transport cette solution technique est couramment utilisée. Cette solution technique est couramment utilisée pour des avions. 3. Après avoir visualisé la vidéo, repérez une autre fonction technique que doit assurer ce véhicule. Indiquez la solution technique choisie pour la réaliser (a). Les deux autres fonctions techniques peuvent être liées au guidage et au freinage. Dans la vidéo du cédérom, la solution mise en avant est celle du pilotage. On y voit le pilote utiliser un volant comme ceux utilisés dans les courses de voitures (Formule 1) pour diriger le véhicule. TECHNOLOGIE | 6° | Étape 3 vérification Le fonctionnement d'un objet technique QCM (cédérom) Q1. Une fonction technique : peut-être identique sur plusieurs véhicules. correspond toujours à la même solution technique. répond toujours à une fonction d'estime de l'objet. Q2 Le fonctionnement d'un vélo fait appel à : au principe technique de transmission par onde radio. au principe technique de transmission par chaîne. au principe technique de transmission par flottaison. Q3 La représentation du principe de fonctionnement avec un schéma nécessite : la production d'un dessin le plus proche possible de la réalité. la production d'un dessin utilisant des symboles. la production d'un dessin avec un logiciel de représentation en 3D. Q4. Une solution technique : réalise concrètement une fonction technique. est toujours associée à la même fonction technique. comporte obligatoirement des engrenages. Q5 La solution technique mettant en œuvre un gouvernail correspond à : la fonction technique « freiner ». la fonction technique « faire avancer ». la fonction technique « diriger ». Q6 La description du principe général de fonctionnement d'un objet nécessite : l'utilisation de représentation (croquis, vue 2D, perspective, modèle numérique 3D). d'indiquer la dimension de toutes les pièces constituant l'objet technique. d'indiquer toutes les caractéristiques techniques de l'objet technique. TECHNOLOGIE | 6° | Étape 3 réinvestissement Le fonctionnement d'un objet technique 4. Le contrôle technique des véhicules automobiles. Le contrôle technique périodique des véhicules légers est obligatoire en France. Il porte sur dix fonctions techniques déclinées en 116 points de contrôle. Pour chaque fonction sont contrôlés un certain nombre d'éléments permettant de l'assurer. Associez chacun des éléments contrôlés à la fonction correspondante. Fonctions techniques Éléments contrôlés 0 Identification 1. Plaque d'immatriculation 28. Feu de plaque AR 1 Freinage 6. Plaquette de frein 14. Pédale du frein 16. Frein de stationnement 17. Réservoir de liquide de frein 19. Disque de frein 26. Frein de service 2 Direction 12. Volant de direction 13. Colonne de direction 18. Crémaillère 3 Visibilité 8. Pare-brise 22. Rétroviseur 23. Essuie-glace 27. Signal de détresse 33. Feu de route 4 Éclairage, signalisation 10. Feu stop 15. Feu indicateur de direction 24. Feu de croisement 34. Avertisseur sonore 5 Liaison au sol 9. Suspension 11. Pneumatique 35. Roues 6 Structure et carrosserie 7. Capot 20. Aile 29. Châssis 30. Porte latérale 32. Parechocs 7 Équipements 25. Ceinture 8 Organes mécaniques 4. Transmission 5. Moteur 31. Boîte de vitesses 9 Pollution, niveau sonore 2. Échappement 3. Silencieux d'échappement 21. Moteur (bruit) 5. Le freinage d'un BMX a. Expliquez la raison justifiant une solution technique différente entre un vélo traditionnel et un BMX. Avec un vélo classique et lors d'une utilisation normale, il n'est pas utile que le guidon fasse plus d'un demi tour, alors qu'avec un BMX certaines figures nécessitent que plusieurs tours de guidon soient réalisés. La solution retenue sur un BMX permet plusieurs rotations du guidon sans qu'elles soient gênées par les câbles et gaines de freins. b. Identifiez à partir des repères indiqués sur la photo les différents éléments représentés sur le schéma. A-1 B – 3. C – 2. D–7 E–6 F–5 G-4 c. Imprimez le schéma (doc. 4) et complétez-le pour obtenir le système de freinage complet (cf. ex. 2 p. 37). 6. Le principe de fonctionnement des camions (cédérom) a. Expliquez à quel besoin répond un camion. Transporter des marchandises. b. Indiquez la fonction d'usage du camion A. Transporter des colis de marchandises sur de longues distances en utilisant les routes. c. Précisez la différence entre la fonction d'usage des camions A, B et D. Le camion B permet de transporter des carburants. Le camion C permet de transporter plus de colis que le camion A. Le camion D permet de transporter des voitures. d. Indiquez quatre fonctions techniques présentes sur le camion B. On peut citer les fonctions techniques présentes dans la majorité des véhicules : freiner, diriger, faire avancer... Une des fonctions techniques spécifique au camion B est la capacité de transporter des carburants dit « en vrac », c'est-à-dire sans conditionnement sous forme de bidon. e. À partir du schéma représentant la transmission d'un camion : - identifiez les principaux éléments constituant ce système : moteur, arbre moteur, essieu, roues motrices (exemple : arbre moteur colorié en vert) ; - décrivez à l'aide d'un croquis le principe de la solution technique permettant de transmettre le mouvement de rotation de l'arbre moteur aux roues. Vous pouvez vous aider de l'animation sur le cédérom : « Principe d'une transmission par cardan » et de l'annexe 4 page 129. Éléments Couleur moteur Bleu arbre moteur Vert essieu Orange roues motrices Gris Le seul système de transmission présent dans l'annexe 4 qui permet de transmettre une rotation à 90° est l'engrenage conique. f. Après avoir visualisé la vidéo de votre cédérom, indiquez : - le nom donné aux camions A, B, C et D ; - le nom donné à l'élément qui permet sur un camion dit « tracteur » d'accrocher une semi-remorque ; - le nom donné à la transmission représentée sur le schéma. - Le camion A est un porteur équipé d'une carrosserie. Le camion B est un porteur équipé d'une citerne. Le camion C est un tracteur avec une semi-remorque. Le camion D est un tracteur équipé d'un plateau porte-voiture et d'une remorque. - Le nom donné à l'élément qui permet sur un camion dit « tracteur » d'accrocher une semi-remorque est une sellette. - Le nom donné à la transmission représentée sur le schéma est « 6 X 4 », il y a 6 roues en contact avec le sol dont 4 sont motrices, c'est-à-dire entraînées en rotation par le moteur.
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