Science et technologie sec -...

Science et technologie sec.2 Science et technologie sec.2 Science et technologie sec.2 Science et technologie sec.2

Univers technologique

L’analyse et la conception technologique

Notes de cours et activités préparatoires aux évalu ations Par : Guillaume Alain, enseignant

© novembre 2013, École secondaire de la Rive

Note aux parents et aux élèves :

Pour réussir ses épreuves en analyse et en conception technologique, l’élève devra au

fil de la deuxième étape, remplir minutieusement toutes les pages de ce cahier, en plus

d’avoir réalisé en classe toutes les activités qui y sont proposées. De plus, l’élève est

responsable de son cahier et doit le conserver en bon état toute l’année. S’il advenait

que ce cahier soit perdu, déchiré ou inutilisable, l’élève devra s’en procurer un nouveau

auprès de son enseignant au coût de 2 $.

Je confirme avoir pris connaissance de la note ci-haut.

Signature du parent désigné : ____________________________________________

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Mouvements Symbole à utiliser :

Flèche noire et mince

Le mouvement se caractérise par le changement de position d’un corps par

rapport à un autre corps, appelé système de référence fixe ou mobile.

Forces Symbole à utiliser : Flèche large et blanche, accompagnée d’un «F»

F

On appelle force toute cause capable d’agir ou de produire un effet ou encore toute action modifiant l’état de repos ou de

mouvement d’un corps.

Translation rectiligne dans un sens

TRACTION : Force qui a tendance à ÉTIRER les corps ou à les TIRER.

Translation rectiligne dans deux sens

PRESSION : Force qui a tendance à SERRER les corps ou à les POUSSER.

Rotation dans un sens

CISAILLEMENT : Force qui a tendance à COUPER les corps.

Rotation dans deux sens

TORSION : Force qui a tendance à TORDRE les corps.

Hélicoïdal (vis)

FLEXION : Force qui a tendance à courber ou à plier les corps.

F

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F

F

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Table deTable deTable deTable des matièress matièress matièress matières

Les caractéristiques d’un système p.3

Les composantes d’un système p.4

La gamme de fabrication p.5

Les machines simples et les leviers p.7 à 9

Les mécanismes de transmission du mouvement p.10, p.14

Les mécanismes de transformation du mouvement p.11, p.15

Les symboles de forces et mouvements p.12

Les symboles de composantes , de liaisons et de guidage s p.13

Le schéma de principe p.16

Le schéma de construction p.16

Les schémas de principe de mécanismes simples p.17 à 19

Activité sur les engrenages p.20

L’analyse d’objets techniques p.21 à 30

Conception d’un levier miniature p.31 à 33

Activité sur le levier inter -appui p.33

Activité sur le levier inter -résistant p.35

Activité sur le levier inter -moteur p.36

L’amplitude d’un levier inter -appui p.37

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Pages 185 à 190

DÉFINITION

Un système technologique est

SCHÉMA GÉNÉRAL D’UN SYSTÈME

CARACTÉRISTIQUES D’UN SYSTÈME

Les caractéristiques d’un système

Caractéristique Exemple pour un

système d’éclairage Définition

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Page 191

DÉFINITION

Les composantes d’un système sont

EXEMPLE D’UN SYSTÈME SIMPLE : AMPOULE

Composantes

EXEMPLE DE SOUS-SYSTÈMES D’UN SYSTÈME

Les composantes d’un système

Système « Autobus »

Sous-systèmes

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Pages 192 et 193

La gamme de fabrication D

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La gamme de fabrication (suite)

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Pages 210 à 214

Les machines simples D

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Quelques machines simples en action!Quelques machines simples en action!Quelques machines simples en action!Quelques machines simples en action!

1. La ___________

2. La ______________ et la _______________

3. Le _________ _______________

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4. Les _______________

A - Levier ______________________

B - Levier _____________________

C - Levier ______________________

appui Résistanc

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Pages 216 à 218

DÉFINITION

Les mécanismes de transmission du mouvement sont

EXEMPLES DE MÉCANISMES DE TRANSMISSION DU MOUVEMENT

Mécanisme :

Mécanisme : Mécanisme :

Mécanisme : Mécanisme :

Les mécanismes de transmission du mouvement

A

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Pages 220 et 221

DÉFINITION

Les mécanismes de transformation du mouvement sont

EXEMPLES DE MÉCANISMES DE TRANSFORMATION DU MOUVEMENT

Mécanisme :

Mécanisme :

Mécanisme :

Les mécanismes de transformation du mouvement

A

B

C

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Activité 1Activité 1Activité 1Activité 1 : Introduction sur les mouvements, les : Introduction sur les mouvements, les : Introduction sur les mouvements, les : Introduction sur les mouvements, les forces et les mécanismes.forces et les mécanismes.forces et les mécanismes.forces et les mécanismes.

(visionnement du site CDP, activité techno. Sec. 1 et 2)

Symboles à utiliser ymboles à utiliser ymboles à utiliser ymboles à utiliser

1.1.1.1. MOUVEMENTS et FORCES.MOUVEMENTS et FORCES.MOUVEMENTS et FORCES.MOUVEMENTS et FORCES.

Mouvements Symbole à utiliser :

Flèche noire et mince

Le mouvement se caractérise par le changement de position d’un corps par

rapport à un autre corps, appelé système de référence fixe ou mobile.

Forces Symbole à utiliser : Flèche large et blanche, accompagnée d’un «F»

F

On appelle force toute cause capable d’agir ou de produire un effet ou encore toute action modifiant l’état de repos ou de

mouvement d’un corps.

Translation rectiligne dans un sens

TRACTION : Force qui a tendance à ÉTIRER les corps ou à les TIRER.

Translation rectiligne dans deux sens

PRESSION : Force qui a tendance à SERRER les corps ou à les POUSSER.

Rotation dans un sens

CISAILLEMENT : Force qui a tendance à COUPER les corps.

Rotation dans deux sens

TORSION : Force qui a tendance à TORDRE les corps.

Hélicoïdal (vis)

FLEXION : Force qui a tendance à courber ou à plier les corps.

F

F

F

F

F

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2.2.2.2. COMPOSANTES et LIAISONSCOMPOSANTES et LIAISONSCOMPOSANTES et LIAISONSCOMPOSANTES et LIAISONS

A) Pièces mobiles

Engrenage (vue de face)

Engrenage (vue de côté)

Roue ou poulie (vue de face)

Poulie pour câble (vue de côté)

Crémaillère Système vis et écrou Vis Écrou

B) Types de ressorts

Ressort en compression

Exemple : ressort d’un crayon à pointe rétractable.

Ressort en tension

Exemple : ressort qui retient une porte battante.

Ressort angulaire

Exemple : ressort d’une épingle à linge,…

C) Types de liaisons et systèmes de guidage.

*1

*2

3

*4

Liaison plane complète

(2 surfaces) Exemple : les poignées de plastique collées sur les lames de tes ciseaux.

Pièce libre en rotation et liée en translation

(guidage en rotation)

Exemple : Une roue de vélo.

Pièce libre en rotation et en translation

Exemple : Les billes que l’on déplace sur un boulier chinois.

Liaison complète

(2 objets) Exemple : un étau fixé à un établis.

*5

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7

8

libre en translation et liée en rotation

(guidage en translation) Exemple : le mouvement de la coulisse sur un un trombone à coulisse.

Articulation cylindrique en porte-

à-faux Exemple : la manivelle de l’aiguisoir à crayon de ta classe.

Articulation cylindrique

Exemple : les pentures de ta porte de classe

Articulation sphérique

Exemple : l’Articulation de ton épaule.

* Les symboles de liaisons les plus utilisés sont e n gris.

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3.3.3.3. Mécanismes de TRANSMISSIONMécanismes de TRANSMISSIONMécanismes de TRANSMISSIONMécanismes de TRANSMISSION d d d du mouvementu mouvementu mouvementu mouvement

Communication d’un même mouvement d’un organe à un autre, avec variation possible de la vitesse

1. Engrenages

2. Roue et vis sans fin (jaune)

3. Poulies (bleu) et courroie (jaune)

4. Roues de friction (côte à côte)

5. Roues de friction (verticale et horizontale)

6. Système de coins

7. Chaîne et roues dentées

8. Manivelle (bleu)-bielle (jaune)-Manivelle (bleu)

9. Came(jaune) et levier (bleu)

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4.4.4.4. Mécanismes de TRANSMécanismes de TRANSMécanismes de TRANSMécanismes de TRANSFORMATIONFORMATIONFORMATIONFORMATION du mouvem du mouvem du mouvem du mouvementententent

Action mécanique qui change la nature du mouvement (rotation à translation ou translation à rotation)

10. Pignon (jaune ) et crémaillère (bleu )

11. Manivelle (jaune) et coulisse (bleu)

12. Vis (jaune) et crémaillère (bleu)

13. Bielle (jaune), manivelle (bleu) , piston (vert)

14. Came(jaune) et piston (bleu)

15. Vis (jaune) et écrou (bleu)

16. Vis guidée en rotation(jaune) et écrou en translation(bleu)

17. Vis (jaune) et écrou (bleu)

18. Manivelle (jaune) et coulisse (bleu)

Vis fixe Écrou fixe

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5. 5. 5. 5. LE SCHÉMA DE PRINCIPELE SCHÉMA DE PRINCIPELE SCHÉMA DE PRINCIPELE SCHÉMA DE PRINCIPE . . . .

Doit inclure :

� Une représentation simplifiée des pièces en utilisant les symboles appropriés

(voir pages 12 à 15) � Le nom des pièces

illustrées(avec une légende numérotée).

� Les symboles des

mouvements et des forces impliqués dans le fonctionnement de l’objet(voir p.12).

� Les organes de liaison

(vis, boulon, écrou, …)

5.5.5.5. LE SCHÉMA DE CONSTRUCTIONLE SCHÉMA DE CONSTRUCTIONLE SCHÉMA DE CONSTRUCTIONLE SCHÉMA DE CONSTRUCTION ::::

Doit inclure :

� Une représentation fidèle et à l’échelle des pièces qui composent l’objet.

� Le nom des pièces

illustrées.

� Les types de liaison entre les différentes composantes de l’objet(voir p. 13).

� Les systèmes de guidage

(voir p.13)

� Les matériaux à utiliser pour la construction de l’objet. Utiliser une légende s’il y a plus d’un matériau.

plastique

acier

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Activité Activité Activité Activité 2222 : Dessiner le : Dessiner le : Dessiner le : Dessiner le schéma de principe schéma de principe schéma de principe schéma de principe de de de de mécanismes simples.mécanismes simples.mécanismes simples.mécanismes simples.

En consultant les pages 12 à 16, Identifiez et dessinez les mécanismes A à L disposés tout autour de la classe. Illustrez ensuite la force utilisée pour les faire fonctionner, et indiquez les mouvements de toutes les parties mobiles. Lorsque demandé, identifiez les composantes du mécanisme à l’aide de numéros. NOTE : Utilisez : règles, compas et gabarit de cercles afin de faire un travail de qualité ! Mécanisme A :

___________________________

Mécanisme B :

____________________________

Mécanisme C : (deux mécanismes en un)

________________________________ _________________________________

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Identifie z les composantes


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Mécanisme D : _____________________________

Mécanisme E :

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Mécanisme F :

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Mécanisme G:

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Mécanisme H:

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Identifie z les composantes Identifie z les

composantes

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Mécanisme I :

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Mécanisme J :

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Mécanisme K (clé à molette):

________________________________

Mécanisme L :

________________________________

À l’aide du mécanisme «L», rÀ l’aide du mécanisme «L», rÀ l’aide du mécanisme «L», rÀ l’aide du mécanisme «L», répondre aux questions page suivante!épondre aux questions page suivante!épondre aux questions page suivante!épondre aux questions page suivante!

F



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Questions!Questions!Questions!Questions!

a) Dans le mécanisme «L», lorsque la moyenne roue fait un tour, combien de tours fait la petite? ______ Calculez le rapport entre le nombre de tours faits par la petite roue(TP) et le nombre de tour fait par la moyenne roue(TM).

b) Calculez le rapport entre le nombre de dents de la moyenne roue(Dm)

et celui de la petite roue(Dp). _______

c) Lorsque la grande roue fait un tour, combien de tours fait la petite?

______ Calculez le rapport entre le nombre de tour fait par la petite roue(TP) et le nombre de tour fait par la grande roue(TG)? _____

d) Calculez le rapport entre le nombre de dents de la grande roue(DG) et

celui de la moyenne(DP). _______

e) Quel lien y-a-t-il entre le nombre de tours que font deux engrenages et

leur nombre de dents respectif ?

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

DM ___ =

DP

DG ___ =

DP

TP ___ =

TG

TP ___ =

TM

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Activité Activité Activité Activité 3333 : L: L: L: L’analyse’analyse’analyse’analyse d’objets techniques d’objets techniques d’objets techniques d’objets techniques

Dessinez le schéma de principe des objets 1 à 10 disposés sur les établis à l’avant de la classe. Consultez les pages 12 à 16 pour vous aider au besoin.

1. Le tire-bouchon

Schéma de principe

Schéma de principe

Fonction globale

(à quoi sert l’objet?)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Type de commande

Comment l’objet est-il actionné? Quel type de force(s) faut-il appliquer? Sur quelle partie doit-on appliquer la ou les forces? (voir p.12)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Mouvements

Quel(s) type(s) de mouvement(s) retrouve-t-on dans ce mécanisme? (voir p.12)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Mécanismes Quel(s) type(s) de mécanisme(s) retrouve-t-on dans ces objets? (voir p.14-15) S’il y a lieu, quel(s) type(s) de levier retrouve-t-on ? (voir p.15)

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

Phase 1 : On enfonce la vis dans le bouchon. Phase 2 : On extrait le bouchon du

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2. Le fusil d’arrosage

Schéma de principe

Fonction globale


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Type de commande


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_____________________________________________________________

Mouvements


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_____________________________________________________________

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Mécanismes

Quel(s) type(s) de mécanisme (s) retrouve-t-on dans ces objets? (voir p.14-15) S’il y a lieu, quel(s) type(s) de levier retrouve-t-on ? (voir p.15) S’il y a des ressorts dans cet objet, précisez quel type. (voir p.13)

_____________________________________________________________

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3. Le treuil

Schéma de principe

Fonction globale


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Type de commande


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Mouvements


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Mécanismes


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Complétez le dessin des

composantes

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4. Le batteur à œufs

Schéma de principe

Fonction globale


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Type de commande


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Mouvements


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Mécanismes


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5. Une pince pour sceller les sacs de chips

Schéma de principe

Fonction globale


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Type de commande


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Mouvements


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Mécanismes


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composantes

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6. La pince universelle

Schéma de principe

Fonction globale


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Type de commande


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Mouvements


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Mécanismes


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composantes

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7. Le poinçon

Schéma de principe

Fonction globale


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_____________________________________________________________

Type de commande


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Mouvements


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Mécanismes


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composantes

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8. Le presse-ail

Schéma de principe

Fonction globale


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Type de commande


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_____________________________________________________________

Mouvements


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Mécanismes


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composantes

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9. une pince à dégrafer.

Schéma de principe

Fonction globale


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Type de commande


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_____________________________________________________________

Mouvements


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Mécanismes


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_____________________________________________________________

Phase 1 : on enfonce les dents sous la broche Phase 2 : on extrait la broche du document


composantes

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10. Une poubelle à couvercle rétractable

Schéma de principe

Fonction globale


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Type de commande


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Mouvements


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Mécanismes


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Activité Activité Activité Activité 4444 : : : : Assemblage d’un levier miniature Assemblage d’un levier miniature Assemblage d’un levier miniature Assemblage d’un levier miniature GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT : levier sur planche ENSEMBLE : GAMME FEUILLE : 1 de 3 DESSIN : REPÈRE : 1 NOMBRE : 1 MATÉRIAU : Fourni

par l’enseignant.

No OPÉRATIONS + OUTILS

CROQUIS

1 Couper une section de 30 cm de long

dans la poutre de bois(45 cm x 1 cm x 0,5 cm). Outils : - Crayon - Règle - Scie - Étau

2 Percer un trou au centre de la poutre

que vous venez de couper à l’aide d’un forêt de 13/64 po Outils : - Crayon - Règle - Perceuse - Forêt de 13/64 po - Étau

3 Couper une section de 2 cm dans le goujon (5 mm dia.) Outils : - Crayon - Règle - Scie - étau

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À l’aide d’un forêt de 3/16 po, Percer un trou d’environ 7 mm de profondeur dans la planche de pin à 20 cm de la bordure de gauche et à 3,5 cm de la bordure supérieure. Outils : - Crayon - Règle - Perceuse - Forêt de 3/16 po

5 Insérez la section du goujon de 2 cm

obtenue à l’étape 3 dans le trou que vous venez de percer.

6 Sur la planche, tracez ensuite deux

lignes parallèles à la bordure supérieure, à 4 et 7 cm de cette dernière. Outils : - Règle - Crayon - équerre

7 Enfilez la section de poutre de

30 cm sur le petit bout de goujon planté dans la planche. Inscrivez ensuite sur la poutre : la lettre «A» sur l’extrémité gauche, le chiffre «1» à 12 cm du goujon, le chiffre «2» à 6 cm du goujon et le chiffre «3» à 3 cm du goujon. Pour finir, tracez un trait vertical à gauche de chaque chiffre. Outils : - Règle - Crayon

7 cm

4 cm

goujon

20 cm

321

20 cm

3,5 cm

3,5 cm

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8 Sur l’extrémité droite de la poutre, plantez un clou à 7 cm du goujon(à 2 mm de profondeur). Inscrivez la lettre «C» à cet endroit. Ensuite plantez un clou à 14 cm du goujon. Inscrivez la lettre «B» à cet endroit. Outils : - Règle, Crayon - Marteau - Clous à finir 1,8 cm.

9 Sur la ligne parallèle tracée à 6 cm de la bordure supérieure, plantez(à 2 mm de profondeur), deux clous à tête large vis-à-vis les clous plantés aux positions «C» et «B». Outils : - Règle - Crayon - Marteau - Clous à tête large 2,5 cm

Activité Activité Activité Activité 5555 : Les trois types de leviers : Les trois types de leviers : Les trois types de leviers : Les trois types de leviers (voir p.13)(voir p.13)(voir p.13)(voir p.13)

A) Le levier inter-appui .

1 Assurez-vous que la poutre de 18 cm est parallèle à la ligne tracée à 4 cm de la bordure supérieure.

2 Enfilez un élastique sur les clous de la

position «B» et appuyez sur la position «1» pour faire pivoter le levier.

élastique

goujon

7 cm

14 cm

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3 Répétez l’étape 2 en appuyant sur la position «2». Par rapport à la position «1», est-il plus facile ou plus difficile de faire pivoter le levier dans cette position?

_____________________________

Répétez l’étape 2 en appuyant sur la

position «3». Par rapport aux positions «1» et «2», est-il plus facile ou plus difficile de faire pivoter le levier dans cette position? _____________________

Questions! Questions! Questions! Questions!

a) Quelle relation y a-t-il entre la force qu’il faut fournir pour faire pivoter

un levier inter-appui et l’endroit où l’on applique cette force par rapport au pivot?

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

b) Pourquoi appelle-t-on ce type de levier «un levier inter-appui» ?

________________________________________________________

________________________________________________________

________________________________________________________

Appui (ou pivot)

Appui (ou pivot)

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B) Le levier inter-moteur Toujours avec un élastique enfilé

sur les clous de la position «B», faites pivoter le levier en appuyant vis-à-vis la position «C».

Questions! Questions! Questions! Questions!

a) Pourquoi appelle-t-on ce type de levier «un levier inter-moteur» ?

________________________________________________________

________________________________________________________

b) Donne un exemple d’application d’un levier inter-moteur.

________________________________________________________

Illustre cet exemple :

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C) Le levier inter-résistant Enfilez un élastique sur les clous de

la position «C», faites pivoter le levier en appuyant vis-à-vis la position «B».

QueQueQueQuestions! stions! stions! stions!

a) Pourquoi appelle-t-on ce type de levier «un levier inter-résistant» ?

________________________________________________________

________________________________________________________

b) Donne un exemple d’application d’un levier inter-résistant.

________________________________________________________

________________________________________________________

Illustre cet exemple :

c) Est-il plus facile de faire pivoter le levier dans le cas d’un levier inter-

résistant ou dans le cas d’un levier inter-moteur?

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Activité Activité Activité Activité 6666 : : : : l’amplitude du mouvement d’un levier l’amplitude du mouvement d’un levier l’amplitude du mouvement d’un levier l’amplitude du mouvement d’un levier interinterinterinter----appui.appui.appui.appui.

1 Assurez-vous que la poutre de 18

cm est parallèle à la ligne tracée à 3 cm de la bordure supérieure. Note : vous pouvez enlever les élastiques et les clous pour cette activité.

2 Placez votre index vis-à-vis la

position 1 sur le levier.

3 Poussez ensuite sur le levier afin de

le faire pivoter.

4 Arrêtez de pousser quand la marque

de la position 1 sort du cadre de la planche, tel qu’illustré ci-contre.

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5 Mesurez ensuite le secteur circulaire balayé par la partie droite du levier. De combien de degrés le levier a-t-il pivoté? Réponse : _______________

6 Répéter les étapes 1 à 5, mais en

poussant le levier vis-à-vis la position 2.

7 De combien de degrés le levier a-t-il

pivoté cette fois? Réponse : _______________

8 Répéter les étapes 1 à 5, mais en

poussant le levier vis-à-vis la position 3. De combien de degrés le levier a-t-il pivoté? Réponse : _______________

ConclusionConclusionConclusionConclusion : : : :

Sur un levier inter-appui, plus on applique une poussée près du ____________,

plus le mouvement du levier sera _____________.

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