Nom : Groupe : Date : STE Questions 1 à 13, 15 à 17, A à E. Verdicts et diagnostics CHAPITRE 13 8 CORRIGÉ L’ingénierie mécanique Verdict 1 QU’EST-CE QUE L’INGÉNIERIE MÉCANIQUE!? (p. 426) 1. Quelle branche en science et en technologie se concentre plus particulièrement sur l’étude des objets techniques comportant des pièces en mouvement ? L’ingénierie mécanique. 2 LES LIAISONS DANS LES OBJETS TECHNIQUES (p. 427-430) 2. Observez cette bicyclette. a) Quelles sont les quatre caractéristiques de la liaison entre les pneus et leur roue ? Justifiez chacune des caractéristiques. Directe, car il n’y a pas d’organe de liaison entre les deux pièces. Élastique, car la surface du pneu est déformable. Démontable, car il est possible de séparer les deux pièces sans les endommager. les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction autorisée uniquement dans Totale, car elle ne permet pas de mouvement Complète indépendant d’une des deux pièces. b) Quelles sont les quatre caractéristiques de la liaison entre l’armature du frein et la poignée du frein ? Justifiez chacune des caractéristiques. Indirecte, car il y a un organe de liaison entre les deux pièces (le boulon). Rigide, car les surfaces des deux pièces ne sont pas déformables. Démontable, car il est possible de séparer les deux pièces sans les endommager. Partielle, car elle permet un mouvement indépendant de la poignée de frein. Observatoire / Guide 11801-B CORRIGÉ 1 Verdicts et diagnostics CHAPITRE 13 L’ingénierie mécanique Nom : Groupe : Date : c) Quelles sont les caractéristiques de la liaison entre le tube horizontal et le tube de direction ? Justifiez chacune des caractéristiques. Indirecte, car il y a un organe de liaison entre les deux pièces (la soudure). Rigide, car les surfaces des deux pièces ne sont pas déformables. Indémontable, car il est impossible de séparer les deux pièces sans les endommager. Totale, car elle ne permet pas de mouvement indépendant d’une des deux pièces. Complète 3. Combien de degrés de liberté possède la roue avant de la bicyclette illustrée à la question 2 ? Expliquez votre réponse. La roue avant ne possède qu’un degré de liberté, puisqu’elle ne peut avoir qu’un mouvement de rotation par en avant ou en arrière, donc un seul mouvement indépendant par rapport à la pièce à laquelle elle est liée. 3 LA FONCTION GUIDAGE (p. 431-435) 4. Observez les trois objets suivants. 1 2 3 les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction autorisée uniquement dans Bras a) Pour chacun de ces trois objets, précisez le type de guidage utilisé. Le robinet : un guidage hélicoïdal. La paire de pinces : un guidage en rotation. L’équerre combinée : un guidage en translation. b) Identifiez les organes de guidage dans chacun des objets. Le robinet : un écrou. La paire de pinces : un rivet. L’équerre combinée : une règle. Observatoire / Guide 11801-B CORRIGÉ 2 Verdicts et diagnostics CHAPITRE 13 L’ingénierie mécanique Nom : Groupe : Date : 5. Pour chacun des énoncés suivants, précisez quel facteur de variation de l’adhérence entre deux surfaces est mis en évidence. a) Sur les marches d’un escalier, on appose des bandes rugueuses afin d’éviter que les personnes glissent lorsqu’elles y montent. L’état des surfaces mises en contact. La nature b) Généralement, plus il fait froid, mieux un ski de fond glisse sur la neige. La température. c) Pour faire du sport dans les gymnases, il ne faut pas porter de souliers avec des semelles en cuir, pour éviter les blessures. La nature des matériaux mis en contact. d) Chaque printemps, Youri applique de l’huile sur la chaîne de sa bicyclette, afin d’éviter qu’elle s’use prématurément. La présence d’un lubrifiant. 6. Lors de plusieurs compétitions sportives en gymnastique, par exemple au cours de l’épreuve de la barre fixe, les athlètes recouvrent leurs mains de poudre. a) Quelle est la fonction mécanique de la poudre ? La fonction lubrification. b) Quelle est l’utilité de la poudre lors de cette épreuve ? Elle permet de réduire le frottement entre les mains de l’athlète et la barre fixe, lui permettant de les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction autorisée uniquement dans mieux performer. 4 LES SYSTÈMES DE TRANSMISSION DU MOUVEMENT (p. 435-445) 7. Observez ci-contre le système de transmission du mouvement souvent utilisé pour orienter le conduit d’éjection d’une souffleuse à neige. a) Comment s’appelle ce système de transmission du mouvement ? Un système à roue dentée et à vis sans fin. b) Précisez le nom de l’organe moteur de ce système et indiquez de quelle couleur il est illustré (voir l’illustration en couleurs dans le manuel, p. 451). Nom l’organe moteur : la vis sans fin. Couleur : rouge. Observatoire / Guide 11801-B CORRIGÉ 3 Verdicts et diagnostics CHAPITRE 13 L’ingénierie mécanique Nom : Groupe : Date : c) Précisez le nom de l’organe mené de ce système et indiquez de quelle couleur il est illustré (voir l’illustration en couleurs dans le manuel, p. 451). Nom de l’organe mené : la roue dentée. Couleur : bleu. d) Ce système de transmission du mouvement comporte-t-il un organe intermédiaire ? Si oui, quel est son nom ? Ce système ne comporte pas d’organe intermédiaire. e) Si un utilisateur décide d’orienter le conduit d’éjection en forçant directement sur cette pièce, cela risque d’endommager le système de transmission du mouvement. Expliquez pourquoi. Si une force est appliquée sur le conduit d’éjection pour l’orienter, l’organe moteur du système de transmission du mouvement devient alors la roue dentée. Or, l’organe moteur d’un système à roue dentée et à vis sans fin est la vis sans fin, et ce système est irréversible. C’est pourquoi il y a alors risque de bris. 8. On propose comme défi à Inès de fabriquer un système à roues dentées comportant deux roues dentées à partir des roues dentées suivantes. A B C a) Quelles roues Inès devra-t-elle choisir pour réaliser son système à roues dentées ? les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction autorisée uniquement dans Les roues A et C. b) Sur quelle particularité des roues s’est-elle penchée pour faire son choix ? La denture des roues. 9. Parmi les systèmes de transmission du mouvement ci-dessous, déterminez ceux où les mouvements de rotation sont correctement illustrés. a) b) c) d) Les systèmes b) et d). Observatoire / Guide 11801-B CORRIGÉ 4 Verdicts et diagnostics CHAPITRE 13 L’ingénierie mécanique Nom : Groupe : Date : 10. Observez le mécanisme ci-contre. a) Quel est le système de transmission du mouvement utilisé dans cet objet technique ? Le système à roues dentées. Engrenage b) Quel type de roue est utilisé dans ce système ? Des roues coniques. 11. À partir des informations données dans les illustrations, calculez le rapport de vitesse des roues dans chacun des systèmes de transmission du mouvement suivants. a) b) En a), de la grande roue vers la plus petite, le rapport de vitesse est 2. En b), de la grande poulie vers la plus petite, le rapport de vitesse est 5. 12. Observez les deux systèmes à roue dentée et à vis sans fin ci-dessous. Identifiez le système où la diminution de la vitesse de rotation est la plus importante. Expliquez pourquoi. a) b) les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction autorisée uniquement dans C’est dans le système a) que la diminution de la vitesse est la plus importante, car la roue dentée de ce système possède plus de dents que celle du système b). 13. Dans le système à chaîne et à roues dentées ci-dessous, la vitesse de rotation de la roue motrice est de 60 tours par minute. À partir des informations données dans l’illustration, calculez la vitesse de rotation de l’autre roue. Exprimez votre réponse en tours/minute. La vitesse de rotation de la roue menée est de 45 tours/minute. ⇒ La question 14 ne s’adresse pas aux élèves du programme STE. Observatoire / Guide 11801-B CORRIGÉ 5 Verdicts et diagnostics CHAPITRE 13 L’ingénierie mécanique Nom : Groupe : Date : 5 LES SYSTÈMES DE TRANSFORMATION DU MOUVEMENT (p. 445-449) 15. Observez le système de transformation du mouvement ci-contre. a) Comment s’appelle ce système de transformation du mouvement ? Un système à pignons et à crémaillère. b) Laquelle des deux roues dentées aura la vitesse de rotation la plus élevée ? Expliquez pourquoi. C’est la roue A qui aura la plus grande vitesse de rotation, car c’est elle qui a le moins de dents. 16. Pour arriver à tendre la corde d’une corde à linge, on peut employer un tendeur, tel que le montre la figure ci-contre. Précisez quel système de transformation du mouvement est utilisé dans ce cas. Un système à vis et à écrou. 17. Observez les systèmes de transformation du mouvement ci-dessous. les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction autorisée uniquement dans A B C D a) Comment s’appelle ce système de transformation du mouvement ? Des systèmes à came et à tige-poussoir. b) Précisez lequel de ces quatre systèmes est construit à l’aide d’un excentrique. Expliquez pourquoi. C’est le système B qui est construit à l’aide d’un excentrique, puisque son axe de rotation n’est pas placé en son centre. c) Quelle est l’utilité du ressort dans ces systèmes ? Il permet de s’assurer que la tige s’appuie constamment sur la surface de la came ou de l’excentrique. d) Dans lequel des quatre systèmes la tige se soulèvera-t-elle le plus haut ? Dans le système B. Observatoire / Guide 11801-B CORRIGÉ 6 Verdicts et diagnostics CHAPITRE 13 L’ingénierie mécanique Nom : Groupe : Date : QUESTIONS SYNTHÈSES A. Observez le contenant de correcteur liquide ci-contre. a) Quelles sont les caractéristiques de la liaison entre le couvercle et la tige du pinceau ? Complète Directe, rigide, indémontable, totale. b) Quelles sont les caractéristiques de la liaison entre le couvercle et le réservoir ? Directe, rigide, démontable, partielle. c) Dans cet objet, quelle pièce agit à titre d’organe de guidage ? Le réservoir (plus précisément, l’embout du réservoir). d) Quelle forme de guidage est présente dans cet objet ? Un guidage hélicoïdal. e) Quelle particularité possède l’organe de guidage qui lui permet d’offrir ce type de guidage ? Il possède des filets. B. Précisez combien de degrés de liberté ont les pièces suivantes dans le contenant de correcteur liquide illustré à la question précédente. a) Le couvercle, lorsqu’il est lié au réservoir. Deux, soit une rotation et une translation selon le même axe. b) La tige du pinceau, lorsqu’elle est liée au couvercle. les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction autorisée uniquement dans Aucun. C. Parmi les types de colle les plus utilisés figure la colle en bâton. Dans le tube, le bâton de colle est lié à un écrou. Pour faire sortir ou entrer le bâton de colle du tube, il suffit de tourner la tête de la vis à la base du tube. a) Dans les objets techniques, quelle fonction mécanique a habituellement la colle ? La fonction liaison. b) Quelle pièce agit comme organe de guidage pour le mouvement du bâton de colle ? Précisez quel est le type de guidage. C’est le tube qui agit comme organe de guidage. Il guide le bâton de colle en translation. Observatoire / Guide 11801-B CORRIGÉ 7 Verdicts et diagnostics CHAPITRE 13 L’ingénierie mécanique Nom : Groupe : Date : c) Le système permettant de faire entrer ou sortir le bâton de colle du tube est-il un système de transmission du mouvement ou un système de transformation du mouvement ? Spécifiez de quel système il s’agit. Il s’agit d’un système de transformation du mouvement, plus particulièrement un système à vis et à écrou. d) Donnez les quatre caractéristiques de la liaison entre le couvercle et le tube. Directe, rigide, démontable, partielle. D. Observez le tube de colle en bâton illustré à la question précédente. a) Combien de degrés de liberté possède l’écrou dans le tube de colle ? Précisez lequel ou lesquels. Un seul, soit une translation selon un seul axe. b) Le couvercle jouit de combien de degrés de liberté lorsqu’il est lié au tube de colle ? Spécifiez lequel ou lesquels. Deux, soit une translation et une rotation selon le même axe. c) Expliquez pourquoi il est important qu’il y ait de l’adhérence entre une colle et les pièces qui sont à lier. S’il n’y a pas d’adhérence entre la colle et les pièces à lier, la colle glissera simplement et ne pourra pas agir comme organe de liaison. E. Préparez votre propre résumé du chapitre 13 en construisant un réseau de concepts. Voir la section « Réseaux de concepts » dans le guide B. les classes où le manuel Observatoire est utilisé. © ERPI Reproduction autorisée uniquement dans Diagnostic 1. Pourquoi considère-t-on l’énergie mécanique qui provient d’un moteur électrique plus verte que celle d’un moteur à combustion ? Donnez au moins deux raisons. Réponses variables. Exemple. L’énergie mécanique provenant d’un moteur électrique ne cause pas de gaz à effet de serre et ne demande pas d’extraire ni de transporter des matières fossiles. 2. Comment pouvez-vous contrer les effets néfastes de l’utilisation du moteur à combustion lors du choix d’un moyen de transport ? Donnez quelques exemples. Réponses variables. Exemples. En optant pour le transport en commun ou le covoiturage lorsque c’est possible ; en respectant les limites de vitesse sur les routes ; en s’assurant que les pneus du véhicule sont gonflés adéquatement. Observatoire / Guide 11801-B CORRIGÉ 8 Verdicts et diagnostics CHAPITRE 13 L’ingénierie mécanique
