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MONTAGE DU DISQUE DE NEWTON

Gamme de fabrication et d’assemblage

SCIENCE & TECHNOLOGIE

COLLÈGE REGINA ASSUMPTA

2009-2010

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Cahier des charges et gamme de fabrication 2010

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 2010

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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 TECHNIQUE l’appareil devra :

Être mis en marche par un circuit électrique;

Être alimenté par une source de 3 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

produite par la rotation de l’axe soit réduite au minimum.

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.

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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 ENVIRONNEMENTAL l’appareil devra être :

Alimenté par une pile rechargeable;

Réalisé à l’aide de matériaux préférablement biodégradable (bois) ou

du moins recyclable (plastique).

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.

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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.

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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!!!!

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Gamme de fabrication et d’assemblage

N° Opérations

Croquis /

Illustrations Matériel

1. Mesurage et traçage

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

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.

Sur cette droite centrale, faire une croix au

crayon à mine à 10 mm et à 60 mm en

partant du bord frontal (côté disque).

En partant de chacun des bords latéraux,

tracer, à l’aide d’une équerre combinée, une

droite à 10 mm de part et d’autre du socle.

En se référant au plan de la page 12, tracer

tous les trous en les marquant d’une croix.

Attention à la précision.

Numéroter les croix en suivant le plan de la

page 13.

Tracer précisément l’emplacement de

l’interrupteur sur le bord arrière du socle.

Pour ce faire, dessiner un rectangle bien

centré aux dimensions suivantes : 11 mm de

longueur X 7 mm de hauteur.

Diviser ce rectangle en deux carrés égaux

et tracer un «X» précis dans chacun, comme

l’indique l’image agrandie ci-contre.

À l’une des extrémités du poteau, faire un

trait à 20 millimètres du bout.

Avant de poursuivre, faire vérifier le travail

par l’enseignant(e) ou la technicienne.

Ruban à

mesurer

Crayon à

mine

Équerre

8


2. Perçage du poteau et du socle

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

À l’aide d’un pointeau et d’un marteau,

pointer un petit trou délicatement au centre

des croix tracées aux étapes précédentes.

Pour les étapes 2.2 à 2.4, 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 l’endroit marqué à l’étape 1.8.

Placer le socle sur la perceuse à colonne et

percer les 2 trous dédiés à l’emplacement

de l’interrupteur.

Percer les cinq croix numéro «2». À cette

étape, utiliser le foret Ø1.5 mm.

Fixer correctement le socle dans un étau et

percer les trois croix numéro «1» à l’aide

d’une perceuse électrique. Utiliser le foret

d’un diamètre de Ø3 mm.

Fixer le socle sur le bord d’une table à l’aide

d’une serre.

Râper les bords des trous faits à la

perceuse à colonne de façon à former un

rectangle qui pourra accueillir l’interrupteur.

Il est important que le rectangle soit ajusté

à la taille de l’interrupteur.

Positionner l’interrupteur dans son

emplacement et marquer d’une croix les

trous prévus pour les vis de fixation.

À cette étape, demander l’assistance de

l’enseignant(e) ou de la technicienne.

Placer le socle sur la perceuse à colonne et

percer au centre des croix marquées à

l’étape précédente.

Pointeau

Marteau

Perceuse à

colonne

Foret

Ø4,5mm

Gabarit

Foret

Ø6mm

Gabarit

Foret

Ø1.5mm

Étau

Foret

Ø3mm

Perceuse

électrique

Serres

variées

Râpe

Perceuse à

colonne

Foret

Ø1.5mm

9


3. Fixation du poteau, du moteur, de

l’interrupteur et du support à piles

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

Fixer l’interrupteur à l’aide des vis prévues à

cet effet et du tournevis Phillips.

Fixer le poteau dans un étau.

Sous le poteau, tracer un «X» afin de

déterminer le centre du goujon.

Pointer un trou peu profond au centre du

«X».

Fixer le socle dans un étau de façon à voir le

dessous du socle vers soi et l’emplacement

du poteau vers le haut.

En utilisant la vis #5, Ø5X18 et le tournevis

Robertson, visser le poteau sur le socle de

façon à ce qu’il soit d’équerre.

Fixer le support à piles sous le socle à l’aide

du tournevis Phillips et de la petite vis

restante (Ø4 X 6).

Coller le support à moteur au bon endroit, de

façon à ce qu’il cache le trou servant à fixer

le support à piles.



Vis Ø4 X 6

Tournevis

Phillips

Étau

Règle

Crayon à

mine

Pointeau

Marteau

Étau

Tournevis

Robertson

Vis #5,

Ø5X 18

Tournevis

Phillips

Vis Ø4 X 6

10


4. Préparation du circuit électrique

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

Insérer la poulie du moteur sur son axe.

Positionner le moteur dans son support.

Insérer deux piles 1,5 volt (AA) dans le

support à piles.

Relier le fil rouge du support à piles à la

borne positive du moteur.

Relier le fil noir du support à piles à une

borne de l’interrupteur. Laisser la borne du

centre disponible.

Évaluer la longueur de fil nécessaire pour

relier la borne négative du moteur à la borne

centrale de l’interrupteur.

Dénuder les extrémités (environ 10 mm) à

l’aide d’une pince à dénuder.

*Attention : Ne pas dénuder les fils rouge et noir du support à piles!

Les extrémités dénudées doivent être

enroulées autour des bornes de contacts sur

lesquelles elles seront soudées.

Vérifier si le moteur tourne en sens horaire.

Si ce n’est pas le cas, trouver une solution.



2 Piles AA

Ruban à

mesurer

Pinces à

dénuder

11


5. Soudure des contacts

5.1

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

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

Coller le disque blanc sur la roue.

Faire passer l’axe de bois à travers le

poteau et insérer l’autre extrémité dans la

poulie.

Fixer les quatre œillets dans les trous

prévus à cet effet aux quatre coins du socle.

Insérer un axe de métal (essieu) dans une

roue en frappant très doucement avec un

marteau.

Prévoir quatre morceaux de pailles de 10 mm

de longueur afin de les insérer sur chaque

essieu entre la roue et l’œillet. Répéter

cette opération afin d’assembler le

deuxième système de roue.

Colle en

bâton

Marteau

Ciseaux

7. Détermination de la vitesse de rotation du

disque

7.1 Déterminer la courroie qui convient le mieux

pour contrôler la vitesse de rotation du

moteur.

Courroie

(élastique)

12


Plan de traçage #1:

Étapes 1.1 à 1.4

13


Plan de traçage #2 :

Numérotation des croix de perçage à l’étape 1.5

14


Projection 1 : Vue de profil

15


Projection 2 : Vue de droite

16


Projection 3 : Vue de dessus

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Tableau des images se référant aux étapes indiquées

Numéro de l’image Étape de fabrication Images

#1 Étape 1.1

#2 Étape 1.3

#3 Étape 1.5

#4 Étape 2.2

#5 Étape 2.6

18


#6 Étape 2.8

AVANT LE RÂPAGE

#7

Étape 2.8

APRÈS LE RÂPAGE

#8 Étape 4.6

#9 Étape 4.7

#10

Étape 6.5

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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

Foret Ø1.5mm, Ø3mm, Ø4.5mm, Ø6mm,

Tournevis Robertson

Tournevis Phillips

Soudure Ø0.8mm (sans plomb)

Fil AWG - 20

Pinces à dénuder

Râpe

Colle en bâton, colle chaude

20


Matériaux reçus par équipe de deux

Photo 1

Support à piles

Roues

Disque de carton

Fil

Poulie

Paille

Poteau

Support à moteur

Photo 2 (de gauche à droite)

Œillets (4)

Vis Ø4 X 6

Vis #5, Ø5 X 20

Interrupteur

Essieux (2)

Poulie à moteur

21


Détails des matériaux

Qté Désignation Matériau Détails des matériaux

1

1

1

1

1

1

1

1

4

4

2

1

3

1

1

Support à moteur

Support à piles

Support à disque

Morceau de paille

Interrupteur

Moteur

Poteau

Socle

Roues

Œillets

Axes (essieux)

Axe

Vis

Vis

Disque

Soudure

Fil

Plastique

Plastique

MDF

plastique

Plastique

3 V

20000rpm

Basswood

Basswood

Plastique

Métal

Acier

Érable

Zinc

Zinc

carton

Ag Ŕ Sn

---

25 X 25

32 X 60

Ø 52 X 6

Longueur 65

20 X 5

Axe Ø 2

Ø 20 X 100

50 X 15,3 X 6

Ø 3,4

Ø 4

Ø 3 X 65

Ø 4 X 45

Ø3,5 X 6

#5, Ø5 X 20

Ø 63

Ø 0.08

AWG - 20 (Ø 0.8)

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