por Élyse Brodeur 6 anos atrás
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Dans ce cours, l’adulte analyse et conçoit des objets techniques et cherche des solutions aux problèmes soumis. Il acquiert de nouvelles connaissances technologiques et techniques qui l’amènent à mieux comprendre les objets techniques et les facteurs en cause dans différents problèmes impliquant le langage des lignes, les matériaux, l’ingénierie et la fabrication. Il juge ensuite des solutions à apporter pour résoudre les problèmes. Ces connaissances, combinées à celles de l'univers matériel ― qui ont trait aux forces et aux mouvements en particulier ―, lui permettent de reconnaître les forces qui animent le mouvement entre deux pièces ou qui interviennent au moment d’un changement de vitesse dans un système de transmission ou de transformation du mouvement. L’adulte découvre également les forces qui, engendrées par les fluides, provoquent les mouvements d’un objet technique.
(Tiré du programme de la FBD, science et technologie)
Déterminer l’erreur attribuable à un instrument de mesure (ex. : l’erreur sur la mesure effectuée à l’aide d’un cylindre gradué est fournie par le fabricant ou correspond à la moitié de la plus petite graduation).
Exprimer un résultat avec un nombre de chiffres significatifs qui tient compte des erreurs sur la mesure (ex : une mesure située entre 10,3 et 10,4 cm, effectuée avec une règle graduée en millimètres, devrait s’écrire 10,35 cm ou 103,5 mm).
Effectuer plusieurs fois la même mesure pour vérifier la fidélité de l’instrument utilisé.
Effectuer les opérations requises afin de s’assurer de la justesse d’un instrument de mesure (ex. : nettoyer et calibrer une balance, sécher un cylindre gradué, conditionner un pH-mètre).
Tenir compte de la sensibilité de l’instrument choisi pour une mesure (ex. : utiliser un cylindre gradué de 25 mL plutôt que de 100 mL pour mesurer un volume de 18 mL d’eau).
Utiliser de façon adéquate un instrument de mesure (ex. : pied à coulisse).
Procéder à la fabrication d’une pièce en appliquant les techniques appropriées.
Évaluer les dimensions d’une pièce à l’aide d’une règle, durant et après la fabrication.
Comparer les dimensions réelles d’une pièce avec les spécifications (ébauche, plan, dossier technique, etc.).
Utiliser un gabarit pour vérifier la conformité d’une pièce.
Évaluer les dimensions d’une pièce à l’aide d’un pied à coulisse, durant et après la fabrication.
Effectuer les opérations requises pour la finition d’une pièce (ex. : meuler, polir, marteler ou ciseler).
Façonner la pièce en respectant les étapes du procédé d’usinage (ex. : dénudage, épissure, soudage à l’étain).
Utiliser des outils de façon sécuritaire (ex. : couteau à lame rétractable, marteau, tournevis, pinces).
Utiliser des machines-outils de façon sécuritaire (ex. : scie à ruban, perceuse, ponceuse).
Utiliser un logiciel de dessin vectoriel pour produire divers schémas en deux et trois dimensions (ex. : barre d’outils de dessin dans Word).
Choisir la vue la plus explicite de l’objet technique à décrire.
Inscrire toutes les informations nécessaires pour expliquer le fonctionnement ou la construction d’un objet.
Utiliser des instruments pour tracer une représentation graphique.
L‘humain a fait preuve de beaucoup d’ingéniosité pour construire des appareils qui lui confèrent la capacité de voler et de flotter. Au cours de recherches et d’expériences sur des objets qui servent de prototypes, il doit reconnaître les forces présentes et examiner leur effet. Il recherche les ajustements qui peuvent s’avérer utiles pour contrôler le mouvement et assurer la portance.
Note : Ces principes seront étudiés de manière qualitative.
Décrire la relation entre la vitesse d’un fluide et sa pression.
Expliquer la notion de portance à l’aide du principe de Bernoulli.
Reconnaître des objets techniques ou des systèmes technologiques dont le fonctionnement s’appuie sur le principe de Pascal (ex. : systèmes hydrauliques, systèmes pneumatiques).
Décrire la relation entre le poids du volume d’eau déplacé par un corps immergé et la poussée verticale subie.
Expliquer la flottabilité d’un corps à l’aide du principe d’Archimède.
Dans notre environnement, la matière subit l’action de différentes forces. Qu’elles soient gravitationnelles, électriques, magnétiques, de frottement ou autres, lorsqu’elles s’exercent sur un corps, deux effets peuvent être produits. Elles provoquent des déformations et elles déterminent des modifications de l’état de mouvement du corps.
En pratique, il n’existe aucun système mécanique sur lequel une seule force s’applique. Généralement, plusieurs forces agissent en même temps sur un corps. La résultante de ces forces est une force virtuelle qui produit le même effet dynamique que celui des forces agissant simultanément. Lorsque la résultante de toutes ces forces est nulle, le corps est en équilibre. Tout se passe comme si aucune force n’agissait sur lui. L’état de mouvement du corps ne change pas : sa vitesse reste alors constante (parfois nulle).
L’effet de la force gravitationnelle sur une masse sera examiné et une distinction claire entre masse et poids sera établie.
Note : Les cas où l’action d’une force occasionne un changement de direction du vecteur vitesse ne sont pas à l’étude. Le cas du mouvement uniformément accéléré ne l’est pas non plus.
Décrire qualitativement la relation entre la masse et le poids.
Appliquer la relation mathématique entre la masse et le poids.
Décrire qualitativement la relation entre la vitesse, la distance et le temps.
Appliquer la relation mathématique qui unit la vitesse constante, la distance et le temps.
Décrire les conditions dans lesquelles un corps soumis à deux forces peut être en équilibre.
Reconnaître différents types de forces dans des objets techniques ou des systèmes technologiques (ex. : la force gravitationnelle dans une glissoire, la force magnétique exercée par un électroaimant).
Décrire les effets produits par une force (modification de l’état de mouvement d’un corps ou déformation d’un corps).
Les concepts associés à la fabrication constituent des préalables importants. Ils servent de repères pour l’exécution d’une ou de plusieurs techniques.
Associer des techniques de contrôle de la qualité de l’usinage (mesure indirecte) de matériaux et d’objets techniques au degré de précision souhaité (ex. : la forme d’un instrument de musique est validée à l’aide d’un numériseur tridimensionnel pour s’assurer de la sonorité souhaitée).
Expliquer le choix de l’instrument utilisé pour effectuer une mesure directe (un pied à coulisse permet un plus grand degré de précision qu’une règle).
Pied à coulisse
Décrire les caractéristiques des outils nécessaires aux opérations de façonnage d’un matériau à usiner (ex. : la pointe d’un foret à métal est conique alors que celle d’un foret à bois est à double lèvre).
Associer le traçage (marquage) à l’économie de matériaux, aux techniques de mise en forme et aux types de matériaux à façonner.
Le fait qu’il soit possible d’agir sur les propriétés des matériaux s’avère un important incitatif pour en faire l’exploration et l’exploitation. L’utilisation appropriée d’un matériau suppose une bonne connaissance des éléments liés à ses caractéristiques fonctionnelles et à sa structure, ce qui permet d’avoir une idée juste de son comportement quand il est utilisé.
Décrire différents traitements pour contrer la dégradation des matériaux (ex. : plaquage des métaux, traitement antirouille à l’huile, peinture).
Définir les traitements thermiques comme étant des moyens de modifier des propriétés des matériaux (ex. : la trempe augmente la dureté, mais aussi la fragilité).
Associer l’usage des matières plastiques, des céramiques et des matériaux composites à leurs propriétés respectives.
Matériaux composites
Ex. : la fibre de carbone est utilisée pour les bâtons de hockey en raison de sa dureté, de sa résilience et de sa légèreté.
Céramiques
Ex. : on utilise les céramiques comme revêtement dans les fours, car elles présentent une bonne résistance à la chaleur, une grande dureté et une bonne résistance à l’usure.
Matières plastiques (thermodurcissables)
Ex. : la bakélite est utilisée pour mouler des pièces électriques puisqu’il s’agit d’un bon isolant électrique.
Décrire les contraintes auxquelles sont soumis divers objets techniques : flexion, cisaillement (ex. : un tremplin est soumis à des contraintes de flexion).
Expliquer le choix d’un matériau en fonction de ses propriétés (ex. : la malléabilité de l’aluminium permet d’en faire des contenants minces).
La conception ou l’analyse d’un objet technique ou d’un système technologique repose sur l’appropriation de concepts fondamentaux liés à la mécanique et sur des pratiques de conception et d’analyse propres à l’ingénierie.
Expliquer le changement de vitesse dans le fonctionnement d’un objet technique à l’aide des concepts de couple résistant et de couple moteur.
Expliquer le choix d’un mécanisme de transformation du mouvement dans un objet technique (ex. : la plupart des crics de voiture sont dotés d’un mécanisme à vis et écrou plutôt que d’un mécanisme à pignon et crémaillère parce que le premier permet d’obtenir une grande poussée à partir de la force du bras sur une petite manivelle et que le mécanisme est plus sécuritaire en raison de son irréversibilité).
Distinguer une came d’une roue excentrique.
Excentrique
Came et galet
Pignon et crémaillère
Manivelle et coulisse
Bielle
Vis et écrou
Expliquer le choix d’un mécanisme de transmission du mouvement dans un objet technique (ex. : utilisation d’un engrenage plutôt que de roues de friction pour obtenir un couple moteur plus important et éviter le glissement).
Roue et vis sans fin
Roues dentées et chaîne
Engrenage
Poulies et courroie
Roues de friction
Décrire les avantages et les inconvénients de l’adhérence des pièces et de leur frottement dans un objet technique.
Expliquer l’utilité de limiter le mouvement (degré de liberté) dans le fonctionnement d’un objet technique (ex. : pour protéger une porte d’armoire des collisions, certains modèles de charnière permettent d’en limiter l’ouverture).
Décrire les caractéristiques des liaisons dans un objet technique (liaison directe ou indirecte, rigide ou élastique, démontable ou indémontable, complète ou partielle).
Déterminer les caractéristiques souhaitables des liaisons durant la conception d’un objet technique.
Juger du choix de solutions d’assemblage dans un objet technique.
Expliquer le choix d’un type de guidage dans un objet technique (ex. : la glissière guide le tiroir et réduit le frottement).
Expliquer le choix d’un type de liaison dans un objet technique (ex. : le choix d’une vis permet la fixation et le démontage du boîtier d’un objet dans lequel on insère une pile).
Fondé sur des modes de représentation géométrique conventionnels, et relativement indissociable de l’invention et de l’innovation, le dessin technique est un langage qui permet de préciser, de fixer et de matérialiser sa pensée. Certains dessins renferment aussi des informations en rapport avec les standards de l’industrie, conformément aux règles relatives à leur représentation.
Choisir le type de schéma approprié à la représentation souhaitée (ex. : utiliser un schéma de construction pour représenter des solutions d’assemblage, un schéma de principes pour représenter le fonctionnement d’un objet).
Représenter les mouvements liés au fonctionnement d’un objet (mouvement de translation rectiligne, de rotation et hélicoïdal) à l’aide des symboles appropriés.
Associer le développement de formes tridimensionnelles à la fabrication d’objets à partir de matériaux en feuilles (ex. : fabrication de boîtes de carton, de conduits d’aération en métal).
Effectuer des développements de solides simples (ex. : pyramide, cylindre, cube).
Définir la cotation fonctionnelle comme étant l’ensemble des tolérances spécifiques liées à certaines pièces qui assurent le bon fonctionnement d’un objet (ex. : la distance entre deux axes est déterminante quant à la prise des roues dentées dans un engrenage).
Interpréter des dessins d’ensemble d’objets techniques comportant peu de pièces.
Interpréter des dessins en vue éclatée.
