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DELAGRAVE

T E C H N O L O G I Ee U R E K A !

Sous la direction de Jean Cliquetchargé de mission d’inspection

Jean-Michel Baronprofesseur de technologie

Françoise Rodriguez-Chavaniéprofesseur de technologie

Dominique Sauzeauprofesseur formateur en technologie

Livre du professeur

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Couverture : Altavia LilleMise en pages : STDI

Toute représentation, traduction, adaptation ou reproduction, même partielle, par tous procédés, en tous pays, faite sans autorisation préalable est illicite et exposerait le contrevenant à des poursuites judiciaires. Réf. : loi du 11 mars 1957, alinéas 2 et 3 de l’article 41.Une représentation ou reproduction sans autorisation de l’éditeur ou du Centre Français d’Exploitation du droit de Copie (20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris) constituerait une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code Pénal.

ISBN : 978-2-206-01414-2© Delagrave, 2009

Delagrave Édition - 87, quai Panhard et Levassor – 75647 Paris cedex 13Site Internet : www.delagrave-edition.fr

Sommaire

Avant-propos ......................................................................................................... 3

L’analyse fonctionnelle des objets techniquesChapitre 1 .................................... 21

Le choix et la représentation de solutions techniquesChapitre 2 .......................... 35

Les critères de choix d’un matériauChapitre 3 .................................................... 55

Le choix d’une énergie pour un usageChapitre 4 ................................................. 75

L’évolution des objets techniquesChapitre 5 ...................................................... 89

Les systèmes automatiquesChapitre 6 .............................................................. 101

La programmation des systèmes automatisésChapitre 7 ..................................... 113

Les processus de réalisationChapitre 8 ............................................................. 129

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Avant-propos

Cet ouvrage a pour but d’offrir des repères aux enseignants pour une utilisation optimale du manuel Eurêka Technologie 4e, au service des apprentissages des élèves dans le respect des programmes et des préconisations pédagogiques parus au Bulletin Officiel de l’Éducation Nationale n° 6 spécial du 28 août 2008.Le manuel constitue un guide rigoureux quant aux compétences (connaissances, capacités et atti-tudes) visées à chaque niveau tout en offrant une très grande souplesse d’utilisation au gré des projets pédagogiques développés par les enseignants.Il facilite, par son organisation et la structure de ses chapitres, la conduite de toutes les phases des démarches d’investigation ou de résolution de problème sur des supports variés et prend en compte le socle commun de connaissances et de compétences, dont le B2i, et une approche par compé-tence des apprentissages et de leur évaluation qui tient compte des niveaux d’approfondissement (1 Je sais ; 2 Je sais en parler ; 3 Je sais faire).

Ordre du programme et liberté pédagogique des enseignants u

Ce manuel comme tous ceux de la collection, est construit dans l’ordre de présentation des six approches du programme. Ceci permet aux enseignants de se repérer facilement et de retrouver de manière logique les différents éléments de connaissances en fonction des capacités à faire acquérir aux élèves.Conformément au souhait ministériel, maintes fois réaffirmé, cet ordre respecte la liberté pédagogi-que des enseignants en n’imposant pas de choix chronologique dans l’introduction des compétences. Les professeurs peuvent ainsi construire leur progression annuelle comme bon leur semble en fonc-tion de leur projet pédagogique et des contraintes locales. Pour ce faire, sans préjuger de l’ordre d’utilisation des chapitres du manuel par les enseignants, les formulations utilisées dans chaque chapitre limitent les pré-acquis des élèves d’un chapitre à l’autre aux seules compétences des niveaux précédents. Il n’est donc pas nécessaire d’avoir traité un chapitre particulier pour en aborder un autre.Les pages d’ouverture des chapitres sont particulièrement élaborées pour s’appuyer sur le vécu de l’élève et donc sur les observations des faits technologiques qu’il a pu faire dans son environnement immédiat ou en tant qu’utilisateur d’objets techniques.

Compatibilité avec les démarches à mettre en œuvre u

Les préconisations de mise en œuvre du programme orientent les choix de construction des progres-sions annuelles vers la constitution de séquences pédagogiques (une séquence constituée de 3 ou 4 séances) élaborées et menées selon une démarche d’investigation ou de résolution de problème. Ceci à partir d’une situation problème envisagée sur un ou plusieurs supports (objets ou systèmes) et

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conduisant à l’acquisition par les élèves de compétences relevant de plusieurs approches du pro-gramme sur une durée de 3 à 4 semaines au maximum.Ainsi, cette tondeuse à gazon entièrement automatique peut constituer un support à une ou plusieurs séquences pédagogiques traitant de différentes approches permettant, par exemple outre l’acquisi-tion de compétences du socle commun, de décrire des solutions techniques (approche 1), d’indiquer les énergies consommées (approche 3), d’identifier les éléments qui composent la chaîne d’énergie et la chaîne d’informations (approche 5) et de repérer dans l’évolution des solutions techniques l’im-portance de l’intervention humaine à côté du développement de l’automatisation (approche 4).

Le socle commun de connaissances et de compétences

L’évolution44

La communicationet la gestion del’information

55

Les processusde réalisation

66

Analyse etconception

11

Matériauxutilisés

22

Énergiesmisesen œuvre

33

Il est alors nécessaire d’utiliser le manuel en s’appuyant sur les pages qui traitent précisément des compétences visées par la séquence pédagogique. Ces pages peuvent appartenir à plusieurs cha-pitres même si l’on cherchera à en limiter le nombre. En effet, il n’est pas souhaitable d’envisager une dispersion trop importante des compétences des différentes approches dans les neuf à douze séquences que comporte une année scolaire. Des thématiques fortes peuvent se dégager autour de centres d’intérêts (cf. Les ressources pour faire la classe en Technologie, site Eduscol mai 2009) qui permettent dans certains cas de traiter de manière pertinente d’une approche particulière en réfé-rence à la problématique proposée. Il s’agit de donner du sens et de la cohérence au sujet abordé. Ainsi le découpage des chapitres du manuel fait que la plupart peuvent valablement servir les apprentissages d’une problématique particulière (analyse fonctionnelle d’objets techniques, choix et représentation de solutions techniques, évolution des objets techniques, programmation des systè-mes automatisés, réalisation…).Pour répondre à l’exigence de construction de séquences pédagogiques selon des démarches d’inves-tigation et de résolution de problème, la structure des chapitres, à partir de l’observation de l’envi-ronnement de l’élève jusqu’à la structuration des connaissances et des exercices de réinvestisse-ment, permet de mener les sept points de la démarche d’investigation décrite dans l’introduction commune des programmes de mathématiques, sciences physiques et chimiques, sciences de la vie et de la terre, Technologie BOEN n° 6 spécial du 28 août 2008 (situation problème, appropriation du problème, formulation de conjectures, investigation ou résolution de problème, échanges argumen-tés, structuration des connaissances, mobilisation des connaissances).

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Outils de repérage des apprentissages et évaluation u

Dans cette perspective, les tableaux présentés dans l’avant-propos de ce livre du professeur et la structure des chapitres de l’ouvrage ont pour but d’offrir aux enseignants les moyens de se repérer facilement et précisément (page par page) dans l’introduction des différents apprentissages (connaissances et capacités du programme). Ceci en les commentant et en donnant des exemples de situation de classe aidant les professeurs dans la construction rigoureuse de leur enseignement.Des commentaires sont apportés au fur et à mesure des chapitres sur les nombreux documents pré-sentés dans l’ouvrage comme ceux inclus dans le cédérom de l’élève.Les enseignants trouveront également la correction commentée de toutes les questions des pages de cours comme celles des exercices de chaque chapitre du manuel.

Repères pour faire la classe

APPROCHES 1. Les chapitres du manuel et les six approches du programme

DÉMARCHES 2. Structure des chapitres et démarches d’investigation et de résolution de problème

Page 8

APPRENTISSAGES 3. Capacités développées dans chaque double page à partir d’un questionnement Page 9

SOCLE COMMUN 4. La prise en compte du socle commun des connaissances et des compétences dans le manuel

Page 14

ÉVALUATION 5. L’approche des apprentissages par compétence et leur évaluation Page 17

RESSOURCES 6. Les annexes techniques et le site compagnon Page 19

Les chapitres du manuel et les six approches du programmeLa structure du manuel est organisée en huit chapitres indépendants qui couvrent les six approches du programme. La succession des chapitres ne préjuge pas du choix des supports effectué par les enseignants et du déroulement des séquences pédagogiques, construit sur une problématique don-née, pouvant conduire à devoir faire travailler les élèves simultanément sur plusieurs chapitres.Le numéro affecté aux capacités dans ce tableau, comme dans les suivants, reprend leur ordre d’ap-parition dans le programme. Il est précédé du chiffre donné à chacune des approches de 1 à 6. Le numéro de la capacité a pour but de simplifier son repérage mais ne doit pas être considéré comme un ordre chronologique devant être suivi dans la progression annuelle.

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Approche du programme Chapitre du manuel Capacités du programme développées

1. L’analyse et la conception d’un objet technique

Chapitre 1L’analyse fonctionnelle des objets techniques[Contraintes –Description fonction-nelle]Page 8 du manuel

1.1 Décrire sous forme schématique, le fonctionnement de l’objet technique.1.2 Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction.1.3 Établir un croquis du circuit d’alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d’un objet technique (Compétence traitée dans le chapitre 6 du manuel).1.4 Mettre en relation des contraintes que l’objet technique doit respecter et les solutions techniques retenues.

Chapitre 2Le choix et la représentation de solutions techniques[Description, choix et représentation structurelle de solu-tions techniques]Page 22 du manuel

1.5 Identifier les éléments qui déterminent le coût d’un objet technique.1.6 Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée.1.7 Choisir et réaliser une solution technique.1.8 Créer une représentation numérique d’un objet technique simple avec un logiciel de conception assistée par ordinateur.1.9 Rechercher et sélectionner un élément dans une bibliothèque de constituants pour l’intégrer dans une maquette numérique.1.10 Créer et justifier tout ou partie d’un planning (Compétence traitée dans le chapitre 8 du manuel).

2. Les matériaux utilisés

Chapitre 3Les critères de choix d’un matériau[Capacité de maté-riaux à satisfaire un usage donné]Page 36 du manuel

2.1 Classer, de manière qualitative, plusieurs matériaux selon une propriété simple imposée par les contraintes que doit satisfaire l’objet technique.2.2 Mettre en place et interpréter un essai pour mettre en évidence une propriété.2.3 Vérifier la capacité de matériaux à satisfaire une propriété donnée (électrique ou thermique).2.4 Mettre en relation le choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation.

3. Les énergies mises en œuvre

Chapitre 4Le choix d’une énergie pour un usage[Les énergies mises en œuvre]Page 48 du manuel

3.1 Comparer les quantités d’énergie consommée par deux objets techniques.3.2 Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonction-nement de l’objet technique.3.3 Identifier dans la chaîne de l’énergie les composants qui participent à la gestion de l’énergie et du confort.

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4. L’évolution de l’objet technique

Chapitre 5L’évolution des objets techniques[Évolution de l’objet technique]Page 60 du manuel

4.1 Associer l’utilisation d’un objet technique à une époque, à une région du globe.4.2 Comparer les choix esthétiques et ergonomiques d’objets techniques d’époques différentes.4.3 Repérer, dans les étapes de l’évolution des solutions techniques, la nature et l’importance de l’intervention humaine à côté du développement de l’automatisation.

5. La communication et la gestion de l’information

Chapitre 6Les systèmes automatiques[La chaîne d’énergie et la chaîne d’infor-mations]2 du manuel

5.1 Repérer, à partir du fonctionnement d’un système auto-matique la chaîne :

d’informations (acquérir, traiter, transmettre) ; –d’énergie (alimenter, distribuer, convertir, transmettre). –

5.2 Identifier les éléments qui les composent.1.3 Établir un croquis du circuit d’alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d’un objet.5.3 Identifier les modes et dispositifs d’acquisition de signaux, de données.5.4 Identifier la nature d’une information et du signal qui la porte.

Chapitre 7La programmation des systèmes automatisés[Les étapes d’un programme de commande et leurs représentations]Page 84 du manuel

5.5 Identifier les étapes d’un programme de commande représenté sous forme graphique.5.6 Modifier la représentation du programme de commande d’un système pour répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu.5.7 Identifier une condition logique de commande.5.8 Identifier les composants d’une interface entre chaîne d’énergie et chaîne d’informations (réels ou objets graphiques virtuels).5.9 Repérer le mode de transmission pour une application donnée.5.10 Associer un mode de transmission à un besoin donné.

6. Les processus de réalisation

Chapitre 8Les procédés de réalisation[La réalisation d’une maquette ou d’un prototype]Page 96 du manuel

1.10 Créer et justifier tout ou partie d’un planning.6.1 Identifier et classer les contraintes de fonctionnement, d’utilisation, de sécurité du poste de travail.6.2 Organiser le poste de travail.6.3 Énoncer les contraintes techniques liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisation.6.4 Mettre en relation des caractéristiques géométriques d’un élément et son procédé de réalisation.6.5 Préparer un protocole de test et/ou de contrôle en fonction des moyens disponibles.6.6 Effectuer un contrôle qualité de la réalisation pour chaque opération importante.6.7 Réaliser tout ou partie du prototype ou de la maquette d’un objet technique.6.8 Compléter ou modifier un planning pour adapter la réali-sation d’un objet technique en fonction d’aléas.

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Structure des chapitres et démarches d’investigation et de résolution de problèmeChaque chapitre est structuré selon les étapes d’une démarche d’investigation ou de résolution de problème. Il comporte :

une double – page d’ouverture permettant, à partir de trois documents et d’un questionnement, d’engager une réflexion préalable au thème abordé ;

trois ou quatre doubles- – pages de cours abordant un aspect du thème traité par le chapitre à partir d’une question générale ;

une – page bilan, structurant les connaissances abordées dans le chapitre en référence aux capa-cités, sous forme d’un résumé [Je dois savoir], d’un schéma [Aide-mémoire] indiquant les liens existants entre les connaissances entre-elles, les capacités ou leur pertinence dans une démarche technologique et de la liste des [mots-clés] correspondant aux connaissances du programme liées aux capacités développées dans le chapitre. Leur définition est donnée en annexe 11 (pages 122 et 123) du manuel sous forme d’un lexique par ordre alphabétique.

trois – pages d’exercices construites à partir des capacités devant être acquises. La page [Je véri-fie que j’ai bien appris] propose des exercices simples ciblant une capacité déterminée. Les pages [Je réinvestis mes compétences] présentent des petits problèmes faisant appel à différentes connais-sances et capacités abordées dans le chapitre.Le cédérom permet d’illustrer par différents documents, animations et vidéos les pages du manuel et favorise l’appropriation des connaissances et capacités du programme par des exercices interac-tifs.

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Sept moments essentielsd’une démarche d’investigation

(BOEN n° 28 août 2008)

Organigramme de démarche d’investigationou de résolution de problème

en technologie

Situation problème Situation problème

Formulation de conjectures,d’hypothèses explicatives,

de protocoles possibles

Appropriation du problème

Investigation ou résolutionde problème

Échange argumentéautour des propositions

élaborées

Acquisition etstructuration

des connaissances

Mobilisationdes connaissances

Analyse de la situation problème

Activités d’investigationou de résolution de problème

Questionnement, hypothèses,objectifs de production

en réponse à la situation initiale…

Préparation des activités

Tâches, protocoles,organisation en équipes,

méthode, procédés, processus…

Résultats, productions…

Mise en commun – Bilan – Synthèse

Réponses aux questions –validation des résultats

Résultats à des exercicesou à des problèmes

Réinvestissement – Exercices

Évaluation sommative

Structuration des connaissances

Nouveaux éléments de savoir,reformulation écrite, trace écrite

Types de pages de chaque chapitre

Pages d’ouvertureQuestionnement

Doubles-pages de coursDocumentsQuestions

Vocabulaire

Doubles-pages de coursDocumentsQuestions

VocabulaireAnnexes techniques

Page « Bilan »[Je dois savoir] [Aide mémoire]

[Mots-Clés]Doubles-pages de cours

Pages Exercices[Je vérifie que j’ai bien appris]

[Je réinvestis mes compétences]Questions des doubles-pages de cours

Les capacités développées dans chaque double pageChaque double page de cours aborde une ou plusieurs capacités du programme. Les tableaux qui suivent en donnent le détail. Certaines capacités sont abordées de manière complémentaire dans deux doubles pages. Elles figurent deux fois dans les tableaux suivants. Les éléments non traités dans une double page sont notés en italique.La question proposée sous le titre de chaque double page complète le titre en donnant un éclairage sur le thème traité. Cette question resitue les connaissances et compétences du programme dans le

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domaine d’application de ce niveau (confort et domotique). Elle peut être valablement utilisée comme l’une des questions entrant dans une démarche d’investigation à partir d’une problématique donnée proposée par le professeur. Il appartient alors aux enseignants soucieux, pour des raisons de commo-dité et d’efficacité pédagogique, de créer un lien entre les démarches mises en œuvre en classe et le manuel, de s’appuyer sur ces questions pour construire les problématiques en classe sur les supports de leur choix. Les questions proposées dans le manuel pour chaque double page sont rappelées dans les tableaux ci-dessous.

Chapitre 1 L’analyse fonctionnelle des objets techniques

Capacités du programme Pages du manuel Titre de la double page du manuel

1.4 Mettre en relation des contraintes que l’objet techni-que doit respecter et les solutions techniques retenues.(1.3 traitée dans le chapitre 6)

10et11

1. Les fonctions d’usage et d’estimePourquoi conçoit-on et réalise-t-on des objets techniques ?

12et13

2. Les contraintes d’ergonomie et de sécuritéÀ quelles contraintes d’ergonomie et de sécurité doivent répondre les objets techniques ?

14et15

3. Les contraintes liées au développement durableÀ quelles contraintes de développe-ment durable les objets techniques doivent-ils répondre ?

1.1 Décrire sous forme schématique, le fonctionnement de l’objet technique.1.2 Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction.

16et17

4. Les représentations fonctionnelles des objetsComment représenter les différentes fonctions d’un objet technique ?

Chapitre 2 Le choix et la représentation de solutions techniques


1.6 Rechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée.

24et25

1. Les solutions techniquesComment décrire une solution technique ?

1.8 Créer une représentation numérique d’un objet technique simple avec un logiciel de conception assistée par ordinateur.1.9 Rechercher et sélectionner un élément dans une bibliothèque de constituants pour l’intégrer dans une maquette numérique.

26et27

2. Les représentations structurellesComment et dans quel but représenter la réalité des solutions techniques ?

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11


1.7 Choisir et réaliser une solution technique. 28et29

3. Les choix et le test d’une solution techniqueQuels sont les principaux critères de choix d’une solution technique ?

1.5 Identifier les éléments qui déterminent le coût d’un objet technique.

30et31

4. Le coût d’une solution techniqueQuelles sont les composantes du coût global d’une solution technique ?

Chapitre 3 Les critères de choix d’un matériau


2.1 Classer, de manière qualitative, plusieurs matériaux selon une propriété simple imposée par les contraintes que doit satisfaire l’objet technique.2.2 Mettre en place et interpréter un essai pour mettre en évidence une propriété.2.3 Vérifier la capacité de matériaux à satisfaire une propriété électrique ou thermique donnée.

38et39

1. Les propriétés physiques des matériauxComment vérifier une propriété d’un matériau ?

40et41

2. L’aptitude au façonnage des matériauxQuelles sont les aptitudes des matériaux à être découpés, déformés ou assemblés ?

2.4 Mettre en relation le choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valorisation.

42et43

3. Les caractéristiques économiques des matériauxSur quels critères économiques et environnementaux choisir un matériau ?

Chapitre 4 Le choix d’une énergie pour un usage


3.2 Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonc-tionnement de l’objet technique.

50et51

1. La nature des énergiesQuelle est la nature des énergies utilisées pour faire fonctionner un objet ?

3.1 Comparer les quantités d’énergie consommée par deux objets techniques.

52et53

2. L’efficacité énergétiqueComment comparer les quantités d’énergie consommées par deux objets ?

3.3 Identifier dans la chaîne de l’énergie les composants qui participent à la gestion de l’énergie et du confort.

54et55

3. La gestion du confort et la régulation de l’énergieQuels sont les composants qui participent à la gestion de l’énergie ?

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Chapitre 5 L’évolution des objets technique


4.1 Associer l’utilisation d’un objet technique à une époque, à une région du globe.

62et63

1. L’adaptation des objets techni-ques à l’évolution de la sociétéQuels sont les facteurs d’évolution des objets techniques ?

4.2 Comparer les choix esthétiques et ergonomiques d’objets techniques d’époques différentes.

64et65

2. Les évolutions esthétiques et ergonomiques d’un objet techniqueComment l’esthétique et l’ergonomie influencent-elles l’évolution des objets techniques ?

4.3 Repérer, dans les étapes de l’évolution des solutions techniques, la nature et l’importance de l’intervention humaine à côté du développement de l’automatisation.

66et67

3. Les étapes de l’évolution techniqueQuelles sont les grandes étapes de l’évolution des techniques ?

Chapitre 6 Les systèmes automatiques


5.1 Repérer, à partir du fonctionnement d’un système automatique, la chaîne d’énergie (alimenter, distribuer, convertir, transmettre).1.3 Établir un croquis du circuit d’alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel d’un objet.

74et75

1. Les systèmes automatisés et leur chaîne d’énergieQuel est le rôle des éléments de la chaîne d’énergie d’un système automatisé ?

5.1 Repérer, à partir du fonctionnement d’un système automatique la chaîne d’informations (acquérir, traiter, transmettre).5.2 Identifier les éléments qui la composent.

76et77

2. La chaîne d’informationsComment la partie commande et la partie opérative communiquent-elles ?

5.3 Identifier les modes et dispositifs d’acquisition de signaux, de données.5.4 Identifier la nature d’une information et du signal qui la porte.

78et79

3. L’acquisition des informationsComment un capteur acquiert et transmet des informations ?

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Chapitre 7 La programmation des systèmes automatisés


5.5 Identifier les étapes d’un programme de commande représenté sous forme graphique.5.7 Identifier une condition logique de commande.

86et87

1. Le programme de commande d’un système automatiséComment décrire et programmer un système automatisé ?

5.6 Modifier la représentation du programme de commande d’un système pour répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu.

88et89

2. La modification d’un programme de commandeComment modifier un programme pour répondre à de nouvelles conditions ?

5.8 Identifier les composants d’une interface entre chaîne d’énergie et chaîne d’informations (réels ou objets graphi-ques virtuels).5.9 Repérer le mode de transmission pour une application donnée.5.10 Associer un mode de transmission à un besoin donné.

90et91

3. Les modes de transmission des informationsComment transmettre des informa-tions à un système automatisé ?

Chapitre 8 Les procédés de réalisation


6.4 Mettre en relation des caractéristiques géométriques d’un élément et son procédé de réalisation.6.1 Identifier et classer les contraintes de fonctionnement, d’utilisation, de sécurité du poste de travail.6.3 Énoncer les contraintes techniques liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisation.

98et99

1. Les contraintes de fabricationQuelles sont les formes et la préci-sion obtenues par un procédé de réalisation ?

1.10 Créer et justifier tout ou partie d’un planning.6.8 Compléter ou modifier un planning pour adapter la réalisation d’un objet technique en fonction d’aléas.

100et

101

2. La planification de la réalisationComment s’organiser pour réaliser et mettre en service un objet technique ?

6.2 Organiser le poste de travail.6.7 Réaliser tout ou partie du prototype ou de la maquette d’un objet technique.

102et

103

3. Les postes de travailComment organiser un poste de travail ?

6.5 Préparer un protocole de test et/ou de contrôle en fonction des moyens disponibles.6.6 Effectuer un contrôle qualité de la réalisation pour chaque opération importante.

104et

105

4. Le contrôle de qualitéComment organiser le contrôle d’une réalisation et s’assurer de sa qualité ?

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La prise en compte du socle commun des connaissances et des compétencesConformément à l’introduction commune des programmes de mathématiques, de sciences et de technologie, la technologie contribue comme toutes les disciplines à l’acquisition des compétences du socle commun de connaissances et de compétences. Le manuel de 4e fait référence aux compéten-ces du socle abordées.Dans les pages d’ouverture de chapitre la correspondance entre les compétences disciplinaires et celles du socle est indiquée dans la partie « Je vais apprendre à… ». Socle – Domaine 5 : Le numéro du domaine renvoie à celui du pilier ou de la grande compétence selon le vocabulaire consacré.Les pages d’exercices comportent essentiellement des indications relatives au domaine 4, « la maî-trise des techniques usuelles de l’information et de la communication » et plus particulièrement du B2i.L’indication B2i est suivie du codage des éléments exigibles par les compétences générales des 5 domaines. Dans cet exemple B2i C.2.1 concerne le B2i collège pour « C », le domaine 2 « Adopter une attitude responsable » et l’élément exigible 1 « Je connais les droits et devoirs dans la charte d’usage des TIC et la procédure d’alerte de mon établissement. » (Voir leur liste sur le cédérom de l’élève)Le logo TIC indique un usage des technologies de l’information et de la communication sans pour autant qu’il y ait de correspondance avec une compétence disciplinaire ou du socle commun de connaissances et de compétences.Le manuel établit le lien entre les compétences disciplinaires et celles du socle commun de connais-sances et de compétences. Ceci n’exclut pas la contribution de la technologie à l’acquisition de l’ensemble des piliers comme le prévoit l’introduction commune des programmes (BOEN 28 août 2008).Chaque présentation des chapitres dans le livre du professeur indique clairement la compétence du socle visée dans le domaine considéré.Le tableau ci-dessous dresse un résumé synthétique des relations directes du programme de techno-logie avec le socle sans préjuger des autres piliers pouvant valablement être explorés par les démar-ches mise en œuvre en classe. Rappelons que le pilier 1 concerne la maîtrise de la langue et les piliers 6 et 7 sont consacrés pour l’un aux compétences sociales et civiques et pour l’autre à l’autonomie et l’initiative.

Pilier 3 Sciences et technologie

Connaissances et capacités Éléments exigibles fin de cycle central Manuel

Connaître les principales caractéristiques de la matière (l’inerte et le vivant) du point de vue physique et biologique.

Indiquer à quelle famille appartient un matériau.

Chapitre 3

Connaître les différentes formes d’énergie et leur utilisation. Savoir que l’énergie peut se transformer d’une forme à une autre.

Savoir que l’énergie peut revêtir différentes formes et se transformer d’une forme à l’autre.

Chapitre 4Chapitre 6

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Décrire le fonctionnement et les conditions d’utilisation des objets techniques et leur impact sur l’environnement.

Analyser la fonction d’usage d’un objet technique.

Chapitre 1Chapitre 5Chapitre 6

Décrire les solutions constructives. Chapitre 1Chapitre 2Chapitre 5Chapitre 6

Savoir que la production d’objets techniques nécessite la maîtrise de l’énergie et de la matière.

Mettre en évidence expérimentalement quelques propriétés de matériaux.

Chapitre 3

Mettre en relation le choix d’un matériau, son coût et sa capacité de valorisation.

Chapitre 3

Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet.

Chapitre 4Chapitre 5Chapitre 6

Faire un croquis du circuit d’alimentation énergétique d’un objet technique.


Pilier 3 Pratiquer une démarche scientifique et technologiqueCette démarche est pratiquée dans toutes les démarches d’investigation ou de résolution de pro-blème. Elle dépend beaucoup des activités réellement menées en classe. Le professeur oriente ainsi son enseignement en fonction des besoins des élèves qu’il a en charge. Dans le programme et donc dans le manuel, certaines capacités peuvent être directement mises en relation avec les étapes de la démarche scientifique et technologique comme le montre le tableau ci-après.


Rechercher, extraire et organiser l’information utile (écrite, orale, observable)

Observer recenser des informations Chapitre 3Chapitre 8

Réaliser, manipuler, mesurer, calculer, appliquer des consignes

Effectuer un geste technique en respectant les consignes, utiliser une formule


Raisonner, argumenter, pratiquer une démarche expérimentale ou technologique.

Participer à la conception d’un protocole et le mettre en œuvre en utilisant les outils appropriés, y compris informatiques.


Pilier 4 La maîtrise des techniques usuelles de l’informatique et de la communicationLe manuel offre, grâce au recours au cédérom qui l’accompagne et aux renvois vers des sites Internet, de nombreuses occasions pour l’élève d’utiliser les technologies de l’information et de la communi-cation pour l’enseignement. Les repères du domaine de la maîtrise des techniques usuelles de l’in-formatique et la communication, indiqués dans le manuel, garantissent une mise en situation conforme aux compétences du B2i collège pour des phases d’apprentissage, de réinvestissement ou de validation.

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Domaines Chapitre du manuel (exercices) [Code de l’élément exigible]

Domaine 1S’approprier un environnement informatique de travail

Chapitre 2 (exercice 6) [C.1.2 ; C.1.6]Chapitre 5 (exercice 6) [C.1.2 ; C.1.4 ; C.1.6]Chapitre 6 (exercice 2) [C.1.2]Chapitre 6 (exercice 3) [C.1.2]Chapitre 8 (exercice 4) [C.1.2]Chapitre 8 (exercice 4) [C.1.6]

Domaine 2Adopter une attitude responsable

Domaine 3Créer, produire, traiter, exploiter des données (5e, 4e et 3e)

Chapitre 2 (exercice 6) [C.3.6]Chapitre 3 (exercice 4) [C.3.1 ; C.3.3]Chapitre 5 (exercice 6) [C.3.1]Chapitre 8 (exercice 2) [C.3.5]

Domaine 4S’informer, se documenter (5e, 4e et 3e)

Chapitre 3 (exercice 8) [C.4.2 ; C.4.3 et C.4.4]Chapitre 5 (exercice 6) [C.4.1]Chapitre 8 (exercice 8) [C.4.5]

Domaine 5Communiquer, échanger (5e, 4e et 3e)

Pilier 5 La culture humaniste


Développement durable Montrer les conflits d’usage entre les activités et les ressources et entre les activités elles-mêmes.

Chapitre 1

Connaître quelques références principales de l’histoire des arts

Connaître quelques œuvres et quelques artistes représentatifs des grandes périodes de l’histoire des arts.

Chapitre 5

Situer une œuvre dans le contexte historique et culturel dont elle est issue.

Identifier et nommer plusieurs des caracté-ristiques d’une période historique dont témoigne un ensemble d’œuvre choisie.

Chapitre 5

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L’approche des apprentissages par compétence et leur évaluationLa Loi d’orientation et de programme pour l’avenir de l’école, publiée au BOEN n° 18 du 5 mai 2005, introduit une approche des apprentissages par compétence à l’école et au collège, en particulier à travers le socle commun de connaissances et de compétences et le projet personnalisé de réussite éducative (PPRE) dont peut bénéficier chaque élève à tout moment de sa scolarité.Cette approche par compétences impose une inflexion des pratiques en matière d’évaluation posi-tionnant l’apprenant (l’élève) et le maître différemment dans la mesure où, sur la durée d’une séquence pédagogique, l’élève doit être informé des compétences visées. Des dispositifs d’évalua-tions formatives lui permettent de suivre ses progrès et donc de se positionner dans ses apprentissa-ges avant une évaluation plus sommative au terme de la période d’apprentissage qui valide les compétences acquises.

Types d’évaluations sur la durée d’une séquence pédagogique

Sur la durée d’une séquence pédagogique, de l’ordre de trois à quatre semaines, l’élève est informédes compétences visées [1].Il peut suivre ses progrès et se positionner dans ses apprentissages [2], à intervalles réguliers, avantune évaluation sommative validant les compétences acquises au terme du processus d’apprentissage [3].

[3] Évaluationsommative(validation)

[2] Évaluations formatives(suivi des progrès,positionnement)

[1] Énoncédes compétences

visées

Temps

Le manuel Eurêka 4e offre différents moyens d’associer à une démarche d’investigation ou de résolu-tion de problème des moments d’évaluation formative ou sommative dans chacun de ses chapitres. L’organigramme ci-dessous met en parallèle les phases d’une démarche d’investigation et de résolu-tion de problème avec les moments nécessaires à une approche par compétence des apprentissages et les pages du manuel qui répondent à ces exigences.

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Séquence pédagogique (3 à 4 séances) et évaluation

DÉMARCHE APPRENTISSAGES PAR COMPÉTENCE

ÉNONCER LES COMPÉTENCESVISÉES PAR LA SÉQUENCE

Indiquer clairement à l’élèvela liste des compétences

devant être acquisesau terme de la séquence

Situation problème

ÉVALUATION FORMATIVE

Permettre à l’élève de se situerdans ses apprentissages

Pour l’enseignant, suivreles apprentissages pour apporter

les aides nécessairesà la réussite de chacun

Mise en évidence, avec l’aidedu professeur, des élémentsde savoir utilisés au cours

de la résolution

ÉVALUATION FORMATIVEPUIS SOMMATIVE

Analyse de la situation problème

Activités d’investigationou de résolution de problème

Questionnement, hypothèses,objectifs de production

en réponse à la situation initiale…

Préparation des activités

Tâches, protocoles,organisation en équipes,

méthode, procédés, processus…

Résultats, productions…

Mise en commun – Bilan – Synthèse

Réponses aux questions –validation des résultats

Structuration des connaissances

Nouveaux éléments de savoir,reformulation écrite, trace écrite

PAGES DES CHAPITRES DU MANUEL

Pages d’ouverture des chapitres

JE VAIS APPRENDREÀ…

Les compétences sont exprimées parles capacités qui leur sont associées

Doubles pages de coursdu manuel

QUESTIONNEMENTSUR LES DOCUMENTS

En groupe ou individuellement,en classe ou à la maison,

le questionnement surles différents documents

permet de s’assurerde la compréhension de chacun

(connaissances et capacités)

Page « Bilan »[JE DOIS SAVOIR]Résumé du cours[AIDE-MEMOIRE]

Schéma favorisant la structuration[MOTS-CLÉS]

Connaissances du programme définiesdans le lexique en fin d’ouvrage

Trois pages « Exercices » [JE VÉRIFIE QUE J’AI BIEN APPRIS]

Exercices centrés sur chaquecapacité du programme

[JE RÉINVESTIS MES COMPÉTENCES]Exercices mettant en jeu plusieurs compétences

dans la résolution de problèmes

Résultats à des exercicesou à des problèmes

Réinvestissement – Exercices

Évaluation sommative

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Les annexes techniques et le site compagnonLes annexes techniques constituent des ressources techniques pour les élèves à utiliser en relation avec le manuel ou dans le cadre des activités d’observation, d’expérimentation ou de réalisation menées en classe sur différents supports.

1 La communication technique

2 Les techniques d’assemblage

3 Les opérations de base réalisables avec le mode-leur volumique SketchUp

Le cédérom de l’élève propose un didacticiel qui présente chacune de ces opérations de base

4 Les techniques de façonnage

5 Les capteurs et les actionneurs dans les systèmes automatiques

6 Les composants électroniques

7 Les énergies

8 Le brasage des composants électroniques

9 Les propriétés des grandes familles de matériaux

10 L’évolution des techniques

11 Lexique Les définitions correspondent aux connaissances du programme

12 Programme de technologie Extraits pour la classe de 4e du Bulletin Officiel spécial n° 6 du 28 août 2008

Le site compagnonLe site compagnon constitue une base de ressources pour l’enseignant et d’informations. Régulière-ment mis à jour, les professeurs inscrits peuvent y trouver :

des documents du manuel pour vidéoprojection (photos, schémas) ; –les pages bilan vidéoprojetables, dans une version interactive ; –des actualités sur la discipline, nos parutions… –

Certaines de ces ressources ne sont accessibles qu’aux prescripteurs de nos manuels. Dans ce cas, contactez-nous à l’adresse [email protected] pour obtenir un code.

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chapitre

1 L’analyse fonctionnelle des objets techniques

Ce premier chapitre présente le domaine d’application « confort et domotique » et les concepts de base de l’analyse fonctionnelle.Une première partie permet de revenir sur les contraintes de fonctionnement (fonction d’usage, d’es-time, de service) étudiées en 6e et 5e. Les deuxième et troisième parties permettent de compléter la notion de « contraintes » (ergonomie, sécurité, développement durable) vue en 5e. La quatrième partie met en relation les notions de « fonction technique » et de « bloc fonctionnel » et propose différentes représen-tations fonctionnelles d’un objet technique. Comme le programme le précise « la représentation fonc-tionnelle est utilisée pour analyser un objet technique. Elle a pour objectif de mettre en évidence les relations entre le fonctionnement et les solutions technologiques. Les diagrammes, schéma-blocs ou autres sont proposés à la modification ou à la création partielle et ne sont surtout pas un objet d’ensei-gnement ». Il ne s’agit donc pas de faire explicitement référence à des outils d’analyse ou de représen-tation précis (FAST, actigramme…) mais d’utiliser leur logique de construction pour faire varier les possibilités d’approche de l’analyse fonctionnelle des objets techniques.Ces analyses s’appuient sur différents objets présents à l’intérieur ou à l’extérieur d’une habitation.

Capacités disciplinairesMettre en relation des contraintes que l’objet technique doit respecter et les solutions techniques •

retenues. [Socle - Domaine 3]Décrire sous forme schématique, le fonctionnement de l’objet technique. • [Socle - Domaine 3]Associer à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction.•

Connaissances et capacités du socleDomaine 3 : Décrire les solutions constructives.

Les pages d’ouverture du chapitre (manuel pages 8 et 9)Les trois documents présentent trois équipements (intérieurs et extérieurs) qui intègrent des objets ou systèmes automatisés. Ils permettent d’introduire le domaine d’application, d’interroger les élèves sur la notion de confort, les fonctions de chaque objet et la place des êtres humains dans ces systè-mes automatisés. Les questions n’appellent pas de réponses exactes mais doivent, au contraire, soulever des problèmes auxquels le chapitre se propose de répondre. Cet exercice est plutôt mené à l’oral même si un temps de réflexion personnelle est conseillé en amont.Remarque : Dans le document 1 page 8 du manuel, il est indiqué « Plusieurs robinets commandés par électrovannes ». Ce pléonasme est volontaire pour faciliter la compréhension du document (une électrovanne est un robinet commandé électriquement).

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Je m’interroge1. Déterminez à quel usage répond l’installation d’un système automatisé d’arrosage. (Doc. 1)Un système automatisé d’arrosage permet de programmer et d’activer l’arrosage d’un jardin.

2. Expliquez le rôle des différents éléments qui composent le système. (Doc. 1)La distribution permet de contrôler l’écoulement de l’eau ; –Les arroseurs répartissent l’eau ; –Les tuyaux goutte à goutte libèrent régulièrement des petites quantités d’eau ; –Le pluviomètre mesure la quantité de pluie qui tombe dans un lieu en un temps donné ; –Le boîtier de programmation permet de programmer les horaires d’arrosage. –

3. Précisez le type de confort qu’apporte cet objet technique. (Doc. 2)Ce fauteuil permet à une personne de se faire masser sans l’intervention d’une autre personne.

4. Déterminez à quelle heure l’utilisateur a choisi que le volet soit remonté automatiquement. (Doc. 3)L’utilisateur a choisi de faire remonter le volet à 10 h 37 mn.

5. Citez les éléments qui permettent de commander l’ouverture automatique des volets. (Doc. 3)Plusieurs éléments permettent de commander l’ouverture automatique des volets :

la télécommande ; –le programmateur ; –le capteur de luminosité. –

1. Les fonctions d’usage, de service et d’estime (pages 10 et 11 du manuel)Pourquoi conçoit-on et réalise-t-on des objets techniques ?

Cette double page constitue un rappel des notions de fonction vues aux deux niveaux de classe pré-cédents auxquelles s’ajoute la notion de design qui marie « esthétique » et « fonctionnalité ». En 6e a été introduite la notion de fonction d’usage et d’estime. En 5e la notion de fonction de service. Cette première double page a également pour but d’introduire le domaine d’application « Confort et domo-tique ». C’est pourquoi la définition des deux termes est donnée page 11 du manuel.Le programme dresse une liste des contraintes : liées au fonctionnement ; liées à la sécurité ; liées à l’esthétique et ergonomie ; liées au développement durable. Cette double page évoque ainsi les contraintes fonctionnelles et esthétiques.

L’usage d’objets techniques u

Doc. 1 L’installation d’un « home cinéma » dans un salonLe document vise à introduire le domaine d’application en revenant sur les contraintes de fonction-nement (besoin, usage, service).

1. Déterminez le besoin auquel le système « home cinéma » répond.Le « home cinéma » répond au besoin des êtres humains de se divertir et/ou se cultiver.

2. Précisez la notion de confort qu’apporte l’installation d’un « home cinéma ».Le « home cinéma » permet de reproduire dans une habitation le plus fidèlement possible l’ambiance sonore d’un film comme dans une salle de cinéma.

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CHAPITRE 1 L’analyse fonctionnelle des objets techniques

3. Recherchez d’autres objets techniques qui permettent d’améliorer le confort dans une habitation et précisez leur fonction d’usage.Cette question pourra être l’occasion pour le professeur de faire un tableau regroupant toutes les réflexions des élèves.

Exemples

Objets techniques Fonction d’usage

Lampadaire de jardin solaire Permet d’éclairer un jardin la nuit.

Machine à laver le linge Permet de laver le linge sans effort.

Volets électriques Permet d’obscurcir une pièce par un rideau dont l’ouverture et la fermeture sont réalisées grâce à de l’énergie électrique.

Doc. 2 Les fonctions de service d’un système de communicationCe document permet d’affiner l’analyse du système « home cinéma » et de revenir sur les différen-tes fonctions de service.Remarque : Dans l’exercice 5 page 21, une activité de synthèse est proposée autour de ce système de communication.

1. Précisez à quel usage répond ce système multimédia.Ce système multimédia permet à une ou plusieurs personnes de voir des vidéos et d’écouter un son de haute qualité.

2. Recherchez sur Internet, à l’aide d’un moteur de recherche, la signification du sigle « 5.1 ».Le sigle 5.1 désigne un système de reproduction phonique à six canaux (5 + 1). Chaque canal est matérialisé par une enceinte spécifique. Le chiffre 5 de 5.1 correspond aux 5 enceintes qui sont généralement de petite taille (1 enceinte centrale, 2 enceintes avant, 2 enceintes arrière). Seul le caisson de basse, qui correspond au chiffre 1 de 5.1, peut avoir une taille importante.Le schéma du « Home cinéma 5.1 » en page 21 est disponible pour illustrer l’explication.

3. Listez les différentes fonctions de service assurées par cet objet.Cet objet a plusieurs fonctions de service. Il permet notamment :

d’enregistrer de la musique ; –de connecter de multiples appareils externes. –

4. Précisez si ce type de système de communication fait partie du domaine de la domotique.Ce système de communication fait partie de la domotique car :

il améliore le confort dans la maison ; –il permet d’enregistrer automatiquement de la musique. –

La réponse à cette question est en lien avec la définition de la domotique proposée en page 11.

La fonction d’estime et l’esthétique des objets techniques u

Doc. 3 La fonction d’estime d’un objetCe document revient sur la notion de fonction d’estime et d’esthétique de l’objet (design).Ces trois objets techniques (cafetières) ont la même fonction d’usage, pourtant ils sont différents.

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1. Déterminez la fonction d’usage de ces objets.Ces objets (cafetières) permettent de faire du café.

2. Repérez les critères qui les distinguent.Ces trois cafetières n’ont pas la même couleur, la même forme, la même taille, etc.

3. Précisez le modèle que vous préférez en justifiant votre réponse.Les élèves feront un choix argumenté.

Doc. 4 Le design d’un objet techniqueLa notion de design est introduite car elle est en lien direct avec le fonctionnement de l’objet et son esthé-tique (synthèse de la double page). Il s’agit de sensibiliser les élèves au travail réalisé par les designers sur la forme, les couleurs, les matériaux, etc. pour changer l’esthétique de l’objet technique tout en préservant ses fonctionnalités. Cette même approche est exposée doc. 2 page 25 du manuel. En effet, le designer devient de plus en plus prédominant, en matière de produits industriels. S’établit ainsi dans le développe-ment des projets une prise en charge par un binôme composé du designer et de l’ingénieur.On pourra présenter d’autres objets « design » en utilisant les sites Internet suivants :http://www.madeindesign.comhttp://www.designers-avenue.com

1. Précisez la fonction d’usage et les fonctions de service de cet objet.Fonction d’usage : Ce fauteuil permet de s’asseoir.Fonction(s) de serviceCe fauteuil doit :

être confortable ; –être déplaçable facilement ; –être adapté à l’intérieur ou à l’extérieur d’une habitation ; –plaire aux utilisateurs. –

2. Indiquez à quelle fonction répond la gamme de coloris proposée.La gamme de coloris proposée répond à la fonction d’estime du produit en s’adaptant aux goûts des utilisateurs.

3. Déterminez en quoi ce fauteuil fait partie des objets « design ».Ce fauteuil fait partie des objets « design » dans la mesure où il est à la fois esthétique (décoratif : forme, couleurs, matériau, etc.) et fonctionnel (confortable et adaptable à diverses situations).La définition du design est donnée page 25.

2. Les contraintes d’ergonomie et de sécurité (manuel pages 12 et 13)À quelles contraintes d’ergonomie et de sécurité doivent répondre les objets techniques ?

Le programme dresse une liste des contraintes : liées au fonctionnement ; liées à la sécurité ; liées à l’esthétique et ergonomie ; liées au développement durable. Cette double page permet de travailler avec les élèves sur les contraintes d’ergonomie et de sécurité et les solutions techniques retenues correspondantes.

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Les contraintes liées à l’ergonomie u

Doc. 1 Une douche ergonomiqueCe document permet de montrer comment il est possible d’adapter au plus grand nombre d’utilisa-teurs un objet technique.

1. Identifiez les éléments de cette douche qui permettent de faciliter le quotidien des individus.Le siège et les accoudoirs amovibles, la douchette, la porte positionnée à mi-hauteur d’homme faci-litent l’accès et l’utilisation de cette douche.

2. Déterminez en quoi cette installation peut être adaptée à une personne handicapée.Cette installation peut répondre à une personne handicapée car :

l’accès est facilité (très faible marche et porte basse) ; –les différents éléments de la douche sont à portée de main (douchette, poignée, etc.) ; –plusieurs appuis sont disponibles (siège et accoudoirs amovibles). –

3. Précisez en quoi cette douche est particulièrement ergonomique.Cette douche est particulièrement ergonomique car elle est accessible à des personnes de tous âges (enfants, adultes, seniors) et à des personnes qui ont des handicaps (difficulté à se lever, à rester debout, etc.).

Doc. 2 Une commande par écran tactileCe document permet de montrer d’autres façons d’améliorer l’ergonomie d’un objet.

1. Précisez en quoi cet ordinateur est plus ergonomique qu’un ordinateur contrôlé par un clavier et une souris.Il permet à toutes les personnes d’accéder aux fonctions de l’ordinateur.Il ne nécessite pas l’utilisation de périphériques comme la souris ou le clavier.

2. Recherchez d’autres objets dont l’ergonomie a été améliorée grâce au développement des écrans tactiles.La majorité des objets qui ont un écran : téléphones, consoles de jeux, appareils photos, etc.

Les contraintes liées à la sécurité u

Doc. 3 La sécurité électriqueCe document permet de signaler les règles de sécurité électrique, en particulier dans le domaine des équipements d’une habitation.

1. Expliquez pourquoi l’introduction d’un objet métallique dans l’un des orifices est dangereuse (a).L’introduction d’un objet métallique peut provoquer un court-circuit et électrocuter la personne qui tient l’objet.

2. Précisez à quoi sert la présence d’obturateurs dans une prise électrique (b).Les obturateurs dans une prise électrique permettent d’empêcher l’introduction d’un objet (en parti-culier métallique) dans l’un des trous de la prise électrique.

3. Recherchez sur Internet le nom de l’organisme de « diffusion de normes françaises ».Nom de l’organisme : AFNOR (Association Française de NORmalisation) (fondée en 1926).

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Remarque : En saisissant les mots clés « normes françaises » sur Internet, on accède au site de l’AFNOR.

Doc. 4 La sécurité incendieLes matériels et équipements dans les bâtiments doivent répondre aux normes incendies. Les établis-sements scolaires sont normalement équipés de portes coupe-feu.

1. Recherchez à quelles principales propriétés les éléments d’un bâtiment doivent répondre (a).Les principales propriétés auxquelles les éléments d’un bâtiment doivent répondre sont :

la résistance au feu ; –l’étanchéité aux flammes et aux gaz inflammables ; –l’isolation thermique. –

2. Repérez la solution technique (principe, forme, matériaux) retenue pour protéger un individu d’un incendie (b).Principe : paroi double.Forme : ajustée à l’encadrement.Matériau : acier zingué.

3. Précisez la principale caractéristique technique de cette porte coupe-feu (b).Cette porte coupe-feu peut résister pendant 45 minutes à un incendie.

3. Les contraintes liées au développement durable (manuel pages 14 et 15)À quelles contraintes de développement durable les objets techniques doivent-ils répondre ?

Le programme dresse une liste des contraintes : liées au fonctionnement ; liées à la sécurité ; liées à l’esthétique et ergonomie ; liées au développement durable. Cette double page permet d’aborder les contraintes liées au développement durable sous différents aspects : environnementaux, sociaux et économiques.Remarque : la définition fournie par la commission mondiale sur l’environnement et le développement (Rapport Brundtand, 1987) en haut de page permet de rappeler aux élèves les objectifs du dévelop-pement durable.

La réduction de la consommation d’énergie et le respect de l’environnement u

Doc. 1 L’amélioration du rendement d’une chaudièreCe document permet de sensibiliser les élèves au problème de la raréfaction de l’énergie dans le monde et des économies d’énergie qu’il faut mettre en place.

1. Repérez la source d’énergie nécessaire au fonctionnement de ces deux chaudières.La source d’énergie est le gaz.

2. Analysez et comparez le fonctionnement de ces deux types de chaudières.Les deux chaudières fonctionnent sur le principe de la combustion (combinaison gaz-oxygène, déga-geant de la chaleur).

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Dans la première chaudière les produits de combustion (vapeur d’eau et dioxyde de carbone) sont évacués par la cheminée. Dans la seconde, en revanche, la vapeur d’eau restitue sa chaleur (énergie thermique) au circuit de chauffage en se condensant sous forme d’eau liquide qui est récupérée.

3. Précisez à quelle contrainte de développement durable la chaudière à gaz à condensation répond (b).La chaudière à gaz à condensation répond au besoin de réduire la consommation d’énergie en amé-liorant l’efficacité énergétique.

Doc. 2 Des objets recyclablesCe document permet de sensibiliser les élèves à l’importance d’utiliser des matériaux recyclables pour respecter notre environnement et penser aux futures générations.

1. Déterminez les avantages et les inconvénients qu’offre la réalisation de meubles en carton.Avantages : la réalisation de meubles en carton permet d’utiliser des matériaux organiques (bois) et des matériaux recyclés (papier).Inconvénients : la réalisation de meubles en carton est moins esthétique et moins confortable (fau-teuil). Sa durée de vie est inférieure à ce qu’elle serait avec un matériau plus résistant.

2. Précisez à quelles contraintes de développement durable les meubles en carton répondent.Ils répondent à la contrainte d’économiser les matériaux de la terre (certains matériaux se raréfient).

3. Recherchez sur Internet le processus de recyclage du papier et du carton et expliquez-le sous la forme d’un schéma.

Récupérationdes déchets

Tri du papier et du carton

Transport vers l’usine

Déchiquetage Mélange (eau)

Tamisage Séchage Bobinage

De nombreux sites expliquent le processus de recyclage du papier et du carton.Vous trouverez à l’adresse suivante un schéma du processus de recyclage :http://www.syndicat-centre-herault.org/IMG/jpg/Recyclage-papier.jpg

Pour un développement durable responsable u

Doc. 3 La participation économique au développement durableCe document permet de rappeler comment en France, chaque personne qui achète un objet participe à son recyclage en payant une éco-participation.

1. Expliquez pourquoi le montant de l’éco-participation est variable selon les objets.L’éco-participation varie selon le coût engendré par la collecte et le recyclage de l’objet.

2. Précisez l’intérêt de l’éco-participation dans un monde où le nombre d’objets techniques tend à croître.L’éco-participation permet d’organiser à grande échelle la collecte de fonds pour le recyclage des millions d’objets usagés jetés chaque année.

Doc. 4 Les gestes du quotidienCe dernier document permet de rappeler le rôle social de chacun dans la participation au respect de l’environnement (on parle souvent d’éco-gestes).

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1. Précisez les objectifs visés par le respect de ces règles.Le respect de ces règles permet de :

récupérer les déchets pour les valoriser ; –réduire l’utilisation de matériaux ; –réduire la consommation d’énergie ; –etc. –

2. Déterminez les impacts de ces règles sur les générations futures.Le respect de ces règles permettra aux générations futures de disposer de matériaux et d’énergie en quantité suffisante pour vivre dans de bonnes conditions.

3. Recherchez sur le site www.developpement-durable.gouv.fr d’autres habitudes de vie qui partici-pent au respect de l’environnement et des générations futures.Cette adresse Web officielle du ministère de l’Écologie, de l’Énergie, du Développement durable et de l’Aménagement du territoire permet de mener des recherches approfondies avec un minimum de garantie sur la qualité des informations disponibles.Dans la rubrique « Éco-gestes » de ce site les élèves pourront trouver de nombreuses habitudes de vie qui participent au respect de l’environnement et des générations futures.Les « Éco-gestes » sont à l’adresse suivante : http://www.ecologie.gouv.fr/-Eco-citoyens-.htmlExemples d’« Éco-gestes » dans la rubrique « Maison » du site du ministère :

J’économise l’énergie ; –J’économise l’eau ; –Je gère intelligemment mes déchets ; –J’évite les pollutions sonores. –

D’autres sites sont intéressants à exploiter avec les élèves :http://www.ecogeste.info/http://www.defipourlaterre.org/http://www.wwf.be/fr/?inc=page&pageid=336http://www.greenzer.fr/blog/1407-top-15-eco-gestes-2008.html

4. La représentation fonctionnelle des objets techniques (manuel pages 16-17)Comment représenter les différentes fonctions d’un objet technique ?

Cette double page permet de poser les notions de fonction technique et de bloc fonctionnel sous la forme d’une représentation graphique. L’introduction de la notion de bloc fonctionnel permet d’appor-ter un élément supplémentaire d’analyse pour décomposer les objets techniques complexes (c’est le cas ici d’un ascenseur).L’analyse fonctionnelle place l’observateur du côté de l’objet technique et non plus comme dans les pages précédentes du manuel du côté de l’utilisateur (fonctions d’usage, d’estime, de service). Le programme indique : « la représentation fonctionnelle est utilisée pour analyser un objet technique. Elle a pour objectif de mettre en évidence les relations entre le fonctionnement et les solutions tech-nologiques… »

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Le choix du type de représentation fonctionnelle n’est pas imposé à ce niveau de classe : le pro-gramme précise « Les diagrammes, schéma-blocs ou autres sont proposés à la modification ou à la création partielle et ne sont surtout pas un objet d’enseignement ». Conformément à ces indications, le manuel a choisi de s’inspirer d’outils d’analyse utilisés par ailleurs dans des niveaux de classe supérieurs sans en décrire l’origine et le fonctionnement. Toute autre représentation est recevable pourvu qu’elle aide l’élève à acquérir les compétences du programme.

Les fonctions techniques d’un objet technique u

Doc. 1 Un système de récupération d’eau de pluieLes quatre documents (a, b, c, d) permettent de montrer comment on peut représenter les fonctions techniques d’un objet technique (système de récupération d’eau de pluie). Le choix d’un récupérateur d’eau de pluie vient compléter l’étude des contraintes de développement durable (pages 14 et 15 du manuel).

1. Précisez la fonction d’usage de cette installation et à quel type de contrainte elle répond (a).La fonction d’usage : Ce système de récupération d’eau de pluie permet de fournir de l’eau pour des usages multiples (WC, arrosage potager, pelouse, complément piscine, nettoyages extérieurs) dans une habitation.Ce système répond essentiellement à deux types de contraintes :

contraintes de fonctionnement (usage, service) ; –contraintes de développement durable (préserver et utiliser à bon escient les ressources naturelles). –

2. Précisez pour chaque fonction technique son rôle dans le réseau de récupération d’eau de pluie.

N° Fonction technique Rôle de chaque fonction technique

1 Récupérer - Acheminer Récupérer et acheminer l’eau de pluie vers la cuve

2 Pré-filtrer Filtrer l’eau de pluie

3 Stocker Stocker l’eau

4 Pomper Mettre sous pression l’eau

5 Filtrer - Distribuer Filtrer et distribuer l’eau pour les usages multiples

3. Relevez le nom du composant permettant de pomper l’eau du réservoir.Station de pompage.

4. Indiquez l’état de l’eau à l’entrée et à la sortie de la pré-filtration (b et d).L’eau est à l’entrée chargée d’éléments divers (morceaux de bois, poussières minérales, etc.). On dit qu’elle est « polluée ».À la sortie par filtration l’eau est « dépolluée ».Remarque : il est possible de faire un lien avec les cours de sciences physiques au collège (décanta-tion, filtration, etc.).

5. Relevez les conditions nécessaires au pompage de l’eau.Pour pomper l’eau dans les cuves deux conditions doivent être réunies :

la présence d’eau dans le réservoir ; –la présence d’une alimentation électrique (230 V) pour le moteur de la station de pompage. –

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Les blocs fonctionnels d’un objet technique u

Doc. 2 Les composants d’un ascenseur réalisant une fonctionLes trois documents présentés visent à montrer aux élèves le lien qui existe entre les fonctions tech-niques et les composants des solutions techniques retenues. L’introduction de la notion de bloc fonc-tionnel permet d’apporter un élément supplémentaire d’analyse pour décomposer les objets techni-ques complexes.

1. Déterminez pour chaque bloc fonctionnel (b) les éléments représentés (a) qui le constituent.

N° Bloc fonctionnel Éléments représentés qui le constituent

1 MACHINERIE Treuil, moteur, contre-poids, câbles

2 CABINE Cabine, attache

3 SÉCURITÉ Porte palière, airbag, détecteurs de présence

4 COMMANDE Coffret et appareillage de commande

5 STRUCTURE Gaine, Guides

2. Relevez l’élément qui lie la machinerie à la cabine (a et b).L’élément qui lie la machinerie à la cabine est l’attache.

3. Relevez les fonctions techniques assurées par le bloc fonctionnel « machinerie » (b et c).Les fonctions techniques assurées par le bloc fonctionnel « machinerie » sont :

monter la cabine ; –descendre la cabine. –

4. Expliquez, à l’aide des éléments concernés, le rôle du bloc fonctionnel « sécurité » (c).Le bloc fonctionnel « sécurité » permet de rassembler les différents composants qui participent à cette fonction :

la porte palière empêche les utilisateurs de tomber dans la gaine (fonction technique : éviter une –chute) ;

les détecteurs permettent de renvoyer au système de commande une information essentielle avant –d’ouvrir les portes de l’ascenseur : la cabine est-elle présente ? (fonction technique : ouvrir ou ver-rouiller les portes de l’ascenseur).

l’airbag permet d’amortir la chute éventuelle de la cabine (fonction technique : amortir la chute de –la cabine).

Bilan (page 18 du manuel)Ce bilan permet de structurer les connaissances relatives à l’analyse fonctionnelle du point de vue de l’objet technique (fonction technique et bloc fonctionnel) et préfigure le travail de la classe de 3e : « Énoncer et décrire sous forme graphique des fonctions que l’objet technique doit satisfaire » (pro-gramme de 3e, page 24).

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Je vérifie que j’ai bien appris (page 19 du manuel)

Je mets en relation des contraintes que l’objet technique doit respecter et les u

solutions techniques retenues.1. L’analyse d’une solution techniquea. Associez à cette solution technique les contraintes qui vous semblent satisfaites.Toutes les contraintes sont satisfaites (voir justification question suivante).

b. Justifiez chacune de vos réponses.Cet objet technique (prise électrique) répond aux contraintes :

de fonctionnement (cette prise permet de raccorder un objet au réseau électrique) ; –d’esthétique (forme, anneau de couleur lumineux pouvant être adapté aux goûts de chaque utili- –

sateur) ;de design (cet objet marie l’esthétique et les fonctionnalités, notamment le repérage lumineux de –

la prise électrique) ;d’ergonomie (sa forme évidée facilite sa prise en main pour l’introduire ou la retirer de la prise –

murale) ;de sécurité (il respecte les normes de sécurité) ; –de développement durable (il est composé uniquement de matériaux recyclables). –

Je décris sous forme schématique, le fonctionnement de l’objet technique. u

2. La représentation schématique du fonctionnement d’un objet techniqueReprésentez sous la forme d’un schéma ou d’un diagramme le fonctionnement de cet objet technique.

J’associe à chaque bloc fonctionnel les composants réalisant une fonction. u

3. L’analyse fonctionnelle d’une machine à laver le linge programmableÀ partir du schéma du lave-linge, recopiez et complétez le tableau. Vous pouvez utiliser le fichier du cédérom.

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Fonctions techniques Blocs fonctionnels Composants

Programmer la machine PROGRAMMATEUR Bouton marche/arrêt – Boutons de commande – Commande électrique

Chauffer l’eau CHAUFFAGE Résistance chauffanteSonde de température

Battre le lingeEssorer le linge

BRASSAGE Tambour – Moteur – Poulie – Axe de rotation – Cuve – Courroie – Amortisseur – Contre-poids – Ressort de suspension

Vider la cuve ÉVACUATION Filtre – Pompe de vidange – Trappe d’accès au filtre

Remplir la cuveApporter les produits de lavage

ALIMENTATION EN EAU ET LESSIVE

Tuyaux d’alimentation en eau – Boîte de produits – Porte hublot

Je réinvestis mes compétences (pages 20 et 21 du manuel)4. L’analyse du fonctionnement d’un distributeur d’eauCet exercice regroupe toutes les connaissances et capacités du chapitre 1. Il peut servir d’exercice d’entraînement avant une évaluation sommative.

Les fonctions de service et les contraintes

a. Déterminez le besoin (verbe à l’infinitif) auquel ce distributeur d’eau filtrée répond.Ce distributeur d’eau filtrée répond au besoin de se désaltérer.

b. Précisez la fonction d’usage de cet appareil et à quel type de contrainte il répond.Ce distributeur d’eau filtrée permet d’obtenir une eau pure. Contrainte de sécurité (hygiène, santé).

c. Indiquez l’état de l’eau à l’entrée et à la sortie du filtrage.À l’entrée du filtrage l’eau est potable mais il se peut qu’elle ait un goût (chlorée) et comporte –

certaines impuretés.À la sortie du filtrage on constate une réduction de la teneur en chlore et des impuretés. –

d. Déterminez en quoi cet objet technique améliore le confort des individus.Cet objet technique permet aux individus de boire une eau de meilleure qualité.

e. Précisez si ce type d’appareil fait partie du domaine de la domotique.Cet objet technique automatise le filtrage de l’eau et améliore le confort au sein d’une habitation.Remarque : par rapport à la définition proposée en page 11 on peut considérer que cet objet fait partie de la domotique.

f. Relevez les contraintes liées à son fonctionnement.Le distributeur d’eau filtrée doit :

être relié à une arrivée d’eau potable ; –être posable sur un plan de travail ou fixable au mur ; –permettre par simple pression de remplir un verre ou une carafe. –

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g. Recherchez la fonction d’estime de cet objet.Cet objet doit s’intégrer à une cuisine (forme, matériaux, couleurs, etc.). La variété des distributeurs d’eau filtrée vendus dans le commerce permet de répondre aux goûts des utilisateurs.

h. Déterminez en quoi cet appareil fait partie des objets « Design ».Il est à la fois esthétique et fonctionnel.

i. Précisez en quoi les deux types d’installation de cet appareil contribuent à son ergonomie.Les deux types d’installation de ce distributeur (poser sur la table ou fixer au mur) participent à son ergonomie car ils facilitent son adaptation à différents types de cuisine et aux différentes façons de l’utiliser.

j. Expliquez en quoi l’utilisation du distributeur d’eau filtrée participe à la protection de l’environ-nement.L’utilisation du distributeur d’eau filtrée permet de réduire la consommation d’eau en bouteilles plas-tique.

k. Recherchez le montant de l’éco-participation en vous aidant des informations disponibles en page 15.Le montant de l’éco-participation pour ce type d’objet est de 0,5 € (petit électroménager).Une vidéo montrant le fonctionnement de ce distributeur est disponible à l’adresse suivante :http://www.4ur.com/whirlpool/videowmv/videowmv.php?videocode=video_produit

La représentation du fonctionnement

l. Complétez le diagramme des fonctions techniques de cet objet et détaillez chaque fonction.Les fonctions techniques du distributeur d’eau filtrée

Relieret Installer

Filtrer

Distribuer

Signaler

À partir du tableau des caractéristiques du distributeur, il est possible de préciser les fonctions tech-niques de cet objet.

Fonction technique Détails fonction

Relier

Installer

À relier au robinet d’eau (adaptateur pour robinet inclus)À relier à l’arrivée électriqueLibre ou avec fixation murale (kit fourni)

Filtrer 1 filtre antibactérien fourni

Distribuer Bouton de distribution 2 positions (verre ou carafe)

Signaler Témoin lumineux de changement de filtreTémoin lumineux de changement de la pile

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m. Recherchez quelle autre solution permet de boire de l’eau en respectant encore mieux la contrainte de développement durable.On souhaite ici attirer l’attention des élèves sur la multiplication des objets techniques qui nous environnent et dont découle un certain nombre de problèmes, y compris quand ces objets prétendent respecter l’environnement. La meilleure façon de favoriser le développement durable reste de boire l’eau du robinet.

5. L’analyse fonctionnelle d’un système multimédia « home cinéma »a. Déterminez le besoin auquel ce système répond.Ce système de communication répond au besoin de se distraire.

b. Déterminez en quoi ce système améliore le confort des individus.Ce système de communication permet de reproduire dans une habitation le plus fidèlement possible l’ambiance sonore d’un film comme dans une salle de cinéma.

c. Précisez les différentes fonctions et contraintes auxquelles doit répondre ce système.Fonctions :

lire et visionner différents formats d’enregistrements vidéos ; –lire et restituer un son de qualité sur plusieurs enceintes. –

Ce système de communication doit répondre à des contraintes :de fonctionnement (reproduire fidèlement l’ambiance sonore d’un film) ; –d’esthétique (selon les goûts de chaque utilisateur) ; –de design (adapté à l’environnement intérieur – voir photo) ; –d’ergonomie (il est adaptable à tous les utilisateurs et toutes les habitations) ; –de développement durable (il est composé de matériaux recyclables et consomme peu d’énergie). –

d. Déterminez pour chaque bloc fonctionnel les composants qui le constituent.

Bloc fonctionnel Composants qui constituent la solution technique

LECTEUR(S) Lecteurs cédérom, dévédérom

AMPLIFICATEUR Amplificateur audio-vidéo

ACOUSTIQUE Enceintes

PROJECTION Écran (non légendé dans le manuel)

e. Relevez les fonctions techniques assurées par le bloc fonctionnel « Amplificateur ».

Fonctions techniques Bloc fonctionnel

Amplifier le sonTransmettre le sonAdapter le signal vidéo à l’écran

Amplificateur

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chapitre

2 Le choix et la représentation de solutions techniques

Ce chapitre vise l’acquisition des compétences qui s’inscrivent dans des démarches d’analyse et de conception de solutions techniques. Le choix d’une solution s’appuie sur les fonctions et les contrain-tes vues dans le premier chapitre. L’une des capacités visées, « choisir et réaliser une solution tech-nique », est d’un niveau d’approfondissement 3 (Je sais faire), ce qui est élevé pour le collège. La réalisation d’une solution technique, en tant que telle, est vue dans le chapitre 8 du manuel.Dans ce deuxième chapitre du manuel, il s’agit également de représenter ou modéliser des solutions techniques par des représentations structurelles des objets techniques et l’utilisation de logiciels de conception assistée par ordinateur.L’élève ne doit pas acquérir des compétences dans l’utilisation d’un logiciel de dessin assisté par ordinateur particulier mais bien une méthodologie qui impose, comme le programme le précise, une réflexion préalable pour déterminer les différentes opérations à réaliser. La représentation n’est pas une fin en soi, mais s’intègre dans l’étude d’un objet technique.

Le logiciel SketchUp et le cédérom de l’élèvePour des raisons de commodité et d’accessibilité à un plus grand nombre d’élèves, ce manuel a choisi de construire des exemples à partir d’un logiciel gratuit téléchargeable sur Internet, SketchUp.L’élève pourra ainsi retrouver sur son cédérom tous les dessins fournis dans le manuel ainsi que la bibliothèque de composants qu’il pourra enrichir par ses propres productions.Il dispose également, sur son cédérom, d’un didacticiel lui permettant de découvrir les principales fonctionnalités de l’application :

Prise en main ; –Cotation ; –Réalisation d’un copier coller ; –Opérations de base. –

Les opérations de base sont celles présentées dans l’annexe 3 du manuel page 112 (création d’un volume, création d’espaces vides, décalage d’une face, étirement de la géométrie, création d’une forme de révolution, pliage le long d’un axe de rotation, intersection de volumes, création de multiples copies).

Capacités disciplinairesRechercher et décrire plusieurs solutions techniques pour répondre à une fonction donnée. •

[Socle - Domaine 3]Créer une représentation numérique d’un objet technique simple avec un logiciel de conception •

assistée par ordinateur.

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Rechercher et sélectionner un élément dans une bibliothèque de constituants pour l’intégrer dans • une maquette numérique.

Choisir et réaliser une solution technique.• Identifier les éléments qui déterminent le coût d’un objet technique.•

Connaissances et capacités du socle communL’élément du socle exigible en fin de quatrième est : « Décrire les solutions constructives. » Il parti-cipe à la capacité : « Décrire le fonctionnement et les conditions d’utilisation des objets techniques et leur impact sur l’environnement ».

Pages d’ouverture du chapitre (Manuel pages 22 et 23)Les trois documents présentés dans les pages d’ouverture de ce chapitre permettent de rappeler les éléments qui fondent le choix d’une solution technique du point de vue du consommateur. Le point de vue du concepteur qui sera développé dans le chapitre, est une réponse à ces critères tout en prenant en compte d’autres contraintes plus techniques liées aux possibilités de réalisation des objets ou à la préservation de l’environnement.Les trois lampes sont des objets simples que les élèves connaissent bien. Chaque modèle est toute-fois représentatif d’une technologie particulière actuellement encore en concurrence, même si l’on sait qu’à l’échéance 2012 les lampes à incandescence seront interdites en France.Les réponses attendues permettent une exploration du thème et préparent les apprentissages. Une mise en commun des réponses des élèves favorise les échanges et leur expression orale.

Je m’interroge1. Formulez la fonction d’usage de ces trois objets.Ces trois objets ont la même fonction d’usage qui est d’éclairer une surface de travail limitée, en l’occurrence celle d’un bureau.

2. Indiquez ce qui peut différencier les solutions techniques mises en œuvre.Les caractéristiques techniques et économiques ainsi que leur esthétique différencient les solutions techniques.L’objet de cette question n’est pas d’entrer dans le détail de chaque solution et de sa description précise. Toutefois, il est possible de rappeler certaines notions d’analyse fonctionnelle (chapitre 1 du manuel) ou d’en faire émerger d’autres concernant la description d’une solution technique qui est vue dans ce chapitre.Les fonctions pouvant être évoquées sont :

produire de la lumière (chaîne d’énergie) : –associer la lampe au bureau (poser la lampe) ; –orienter la lumière ; –être esthétique. –

Les solutions techniquesGlobalement, il s’agit des caractéristiques techniques auxquelles peuvent être ajoutées d’autres considérations par fonction.

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CHAPITRE 2 Le choix et la représentation de solutions techniques

Fonction Éléments de différenciation des solutions techniques

Produire de la lumière (chaîne d’énergie) Type d’ampoule, tension d’alimentation, présence ou non de transformateur.

Associer la lampe au bureau (poser la lampe) Base de lampe, ici toutes les lampes se posent. D’autres modèles pourraient être fixés.

Orienter la lumière Flexible ou tringle permettant d’orienter la lampe.

Être esthétique Formes, matériaux, dimensions dont la hauteur.

Respecter des critères économiques Prix.

3. Proposez des critères de choix pour acheter l’un de ces modèles.Les critères de choix d’un modèle plutôt qu’un autre se fondent sur le besoin de l’utilisateur et ses goûts. Ils se traduisent pour chaque modèle par ses caractéristiques techniques et économiques évoquées à la question 2 auxquelles il faut pouvoir ajouter avec les élèves d’autres considérations, en particulier environnementales (les types d’ampoule ont un impact sur l’environnement, les matériaux utilisés aussi, en particulier par leur capacité à être valorisés).Ces notions ont été vues en 5e. Il s’agit de s’assurer du degré de réinvestissement dont sont capables les élèves (pré-acquis) pour pouvoir aborder les apprentissages concernant les compétences du pro-gramme de quatrième dans cette partie.

1. Les solutions techniques (pages 24 et 25 du manuel)Comment décrire une solution technique ?

Cette double page est entièrement consacrée à la compétence « Rechercher et décrire plusieurs solu-tions techniques pour répondre à une fonction donnée » en relation avec l’élément exigible du socle commun : « décrire les solutions constructives. »Quel que soit le niveau d’analyse, pouvant conduire à considérer l’ensemble de l’objet, un de ses blocs fonctionnels ou de ses éléments particuliers, la description d’une solution technique nécessite d’indiquer le principe technique retenu, les formes (dimensions, volumes, aspect…) retenues et les matériaux utilisés.L’organisation de la double page du manuel rappelle ces trois composantes d’une solution technique déjà vues en classe de 5e mais en les replaçant à ce niveau davantage dans une démarche de concep-tion par un recours à des croquis préalables aux représentations volumiques dans un modeleur 3D.

Les principes techniques u

Doc 1 Deux principes techniques pour un même objetIl s’agit de mettre en évidence que des objets répondant à une même fonction d’usage peuvent être construits selon des principes techniques différents.

1. Indiquez quel élément filtre l’air (a).L’élément qui filtre l’air est le sac qui retient la poussière.

2. Relevez dans quel élément est recueillie la poussière (b).Le collecteur retient la poussière.

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3. Expliquez la différence de principe entre ces deux aspirateurs (a et b).Dans l’aspirateur avec sac, l’air est filtré par le matériau du sac qui laisse passer l’air mais retient les poussières.Dans l’aspirateur sans sac à cyclone, la poussière est séparée de l’air par l’effet d’une force centri-fuge (cyclone). Les poussières tombent dans le collecteur.On peut proposer aux élèves de faire un schéma d’entrées et sorties de ces principes pour s’assurer qu’ils ont bien compris que le problème technique est le même dans les deux cas mais que la solution diffère par le principe physique mis en œuvre.

FILTRAGEAir débarrassédes poussières

Avec sac

Air chargéde poussières

FORCECENTRIFUGE

Air débarrassédes poussières

Sans sac

Air chargéde poussières

Remarque : La technologie de l’aspirateur à cyclone est décrite sur le site qui porte le nom de son inventeur, James Dyson : www.dyson.fr

Les formes et dimensions u

Doc. 2 Une série de croquis pour concevoir un nouveau téléphone portableLes documents présentés proviennent de l’agence de design Chris Owen Design (http://design.ocell.net/) qui donne une bonne idée de la genèse des produits et de la place de l’esthétique industrielle dans la démarche de conception. Celle-ci ne se limite pas aux aspects purement esthétiques mais s’attache également à une étude fonctionnelle de l’objet pour intervenir sur l’ensemble de la démar-che (principe, formes, choix des matériaux). Le designer devient de plus en plus, en matière de pro-duits industriels, ce qu’est l’architecte dans le domaine des constructions. S’établit ainsi dans le développement des projets une prise en charge par un binôme composé du designer et de l’ingénieur ou de l’architecte et de l’ingénieur.Les mots en anglais qui accompagnent les croquis a et b du document témoignent des idées qui ont guidé la conception du produit. En voici une traduction. Ces mots peuvent être donnés aux élèves afin qu’ils s’en inspirent pour répondre aux questions du manuel.

SLIM Mince

FAST Rapide

THIN Très mince

SLICK Glissant

STRONG Fort

SHARP Aigu Affuté

SOLID Solide

CLICK Clic

FLAT Plat

POWER Puissant

LAYER Strate – Couche

GLASS Verre

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1. Décrivez le principe et les formes retenus pour ce téléphone (a et b).Le principe de ce téléphone est celui d’un clavier rétractable se glissant dans un boîtier très plat.L’objet est compact. Il est plat (mince) de forme presque carrée aux coins arrondis. Ce téléphone est conçu pour donner une impression de minceur et de solidité.

2. Indiquez le matériau le plus utilisé et les effets recherchés par son aspect pour ses principaux éléments (clavier, boîtier, écran) (c).Le matériau le plus utilisé est la matière plastique. Les matériaux utilisés renforcent l’image d’un objet discret, solide mais délicat. Les fonctions de l’objet ne sont pas apparentes. Il est de couleur uniformément noire et ne se colore qu’en fonctionnement quand l’écran en matière plastique trans-parente est sorti.

Les matériaux u

Doc. 3 Les matériaux d’un interrupteur électrique muralCet objet a été choisi car la façade en acier inoxydable (métallique) semble à « contre-emploi » dans la mesure où l’on s’attend ici à un matériau plutôt isolant. Globalement le document met en évidence certaines propriétés des matériaux et interroge l’élève sur celles qui correspondent à la fonction technique à assurer. Ce document renforce la compétence de l’approche du programme : « Mettre en relation le choix d’un matériau pour un usage donné… » (cf. Approche 2. Les matériaux utilisés du programme de ce niveau).

1. Déterminez, pour chaque matériau, en fonction de l’élément qu’il constitue, deux propriétés par-ticulièrement recherchées (a et b).Les réponses apportées dans le tableau ci-dessous correspondent à toutes celles pouvant être rece-vables, classées dans un ordre de pertinence décroissant.

Élément et matériau Propriétés particulièrement recherchées

Bouton de commande en matière plastique Isolant –Facile à façonner –Peu coûteux –

Façade en acier inoxydable Aspect satiné –Éclat métallique –Dur –

Boîtier en matière plastique Isolant –Facile à façonner –Peu coûteux –

Fixation en acier Très résistant aux efforts mécaniques –Bonne rigidité –

Connexion en laiton Très bon conducteur d’électricité –Bonne résistance mécanique –

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2. Les représentations structurelles (pages 26 et 27 du manuel)Comment et dans quel but représenter la réalité des solutions techniques ?

Cette double page aborde les deux compétences du programme de ce niveau consacrées aux repré-sentations numériques. Il s’agit de créer une représentation numérique d’un objet technique simple avec un logiciel de conception assistée par ordinateur et de rechercher et sélectionner un élément dans une bibliothèque de constituants pour l’intégrer dans une maquette numérique.Comme indiqué dans l’introduction de ce chapitre, les exemples donnés et manipulables par les élèves à partir de leur cédérom ont été réalisés par le logiciel gratuit SketchUp.Attention : Toutes les dimensions des modèles du cédérom sont en centimètres. Pour modifier l’unité dans le modèle, aller dans le menu « Fenêtre », choisir « infos du modèle » pour choisir l’unité désirée.Le choix de SketchUp n’exclut en rien l’utilisation d’autres logiciels type SolidWorks qui obéissent exac-tement aux mêmes logiques de construction par extrusion, révolution, soustraction, intersection…

Le schéma structurel u

Doc. 1 Le schéma structurel d’un système d’alarme anti-intrusionLe schéma structurel est une représentation possible de la réalité, ici pour un système d’alarme. Il s’agit d’un exercice de décodage en fonction d’une légende. Cette dernière a été modifiée par rapport au document original pour simplifier son exploitation (http://www.absolu-alarme.com).

1. Repérez dans quelles pièces sont installés les détecteurs de mouvement.Les détecteurs de mouvement sont installés dans la cuisine, l’entrée et le séjour.

2. Indiquez où sont installés les éléments de commande.Le clavier est installé dans l’entrée. La centrale est installée dans le rangement.

3. Repérez par quel symbole sont représentés les détecteurs d’ouverture.Les détecteurs d’ouverture sont symbolisés par des points de couleur orange.

La maquette numérique d’un objet u

Une maquette numérique est une représentation en volume (3D) d’un objet. Réalisée par ordinateur grâce à un logiciel de conception assistée par ordinateur, elle a pour but de définir avec précision ses formes et dimensions. Certains logiciels de CAO permettent également de valider les aspects esthé-tiques (rendus des matériaux) ou fonctionnels et de simuler un fonctionnement.

Doc. 2 La modélisation d’un boîtier de télécommande d’éclairageLe document se trouve sur le cédérom de l’élève et est repris pour l’exercice 6 page 35 du manuel.

1. Indiquez quel est l’objet représenté (a).L’objet représenté est le boîtier d’une télécommande.

2. Identifiez la forme géométrique tracée sur la face et l’intérêt des lignes en pointillés (b).La forme géométrique tracée sur la face est un rectangle qui correspond au profil des boutons de la télécommande. Les lignes pointillées sont des traits de construction qui permettent de positionner convenablement les tracés du profil des boutons.

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3. Expliquez le principe de l’outil utilisé pour réaliser le volume de l’emplacement du bouton (Annexe 3) (c).L’outil « pousser tirer » est utilisé pour créer un espace vide comme le montre l’annexe 3 du manuel.

L’apport d’éléments provenant de bibliothèques u

Doc. 3 Le recours à une bibliothèque de composantsLa question 2 de ce document propose une mise en situation à partir du cédérom de l’élève.

1. Désignez les éléments ajoutés à la maquette numérique, qui proviennent de la bibliothèque.Les éléments ajoutés à la maquette numérique provenant de la bibliothèque sont le bouton poussoir et l’écrou.

2. Ouvrez le fichier « Plot A assemblage écrou », importez depuis le dossier « bibliothèque de for-mes » de votre cédérom l’élément « Écrou diam 3,5 » puis positionnez-le sur le plot.À faire par l’élève.Le fichier est en lecture seule. Il est donc nécessaire que l’élève l’enregistre sous un autre nom dans un répertoire personnel.Il est utile que l’élève « tâtonne » un peu pour placer l’écrou convenablement sur la face, avant une mise en commun qui doit permettre de formuler les problèmes rencontrés qui, globalement, provien-nent d’un travail sur un modèle en trois dimensions.Fort d’une première expérience, il est important de conseiller à l’élève de changer fréquemment de vue. De bien positionner le modèle en fonction de l’action qu’il veut faire et de faire attention aux indications qui lui sont données pour les déplacements en fonction des axes (bleu, rouge ou vert).

3. Expliquez la procédure d’importation d’un élément dans une maquette numérique.Sélectionner l’outil « importer » du menu Fichier. –Parcourir le cédérom pour ouvrir le dossier « bibliothèque_formes » et le fichier « écrou ». –Positionner l’écrou sur le modèle grâce à l’outil « déplacer ». –

Les dessins techniques u

Doc. 4 Un dessin coté avec nomenclatureIl s’agit de faire prendre conscience à l’élève que certaines représentations obéissent à un code (lan-gage).

1. Relevez quel type de trait représente l’axe de révolution de la pièce (a) (Annexe 1).L’annexe 1 page 110 du manuel indique les différentes sortes de traits. Les traits mixtes fins repré-sentent les axes de symétrie, donc ici l’axe de révolution.

2. Indiquez combien d’éléments composent cet objet (a et b).Trois éléments composent cet objet : le corps du plot, le bouton poussoir et l’écrou.

3. Recherchez le nom du matériau de la pièce n° 3.Ce matériau est le laiton : un alliage métallique de cuivre et de zinc.

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3. Le choix et le test d’une solution technique (pages 28 et 29 du manuel)Quels sont les principaux critères de choix d’une solution technique ?

Cette double page permet d’aborder le choix d’une solution technique ainsi que la manière dont elles peuvent être testées par des logiciels de dessin assisté par ordinateur. Les exemples permettent d’envi-sager différents aspects telles les performances recherchées et les préoccupations environnementales.Les considérations sur les performances préfigurent les critères d’appréciation et les niveaux exigibles qui seront vus en classe de troisième au sujet de l’expression du besoin par un cahier des charges.

Les performances attendues u

Doc. 1 La comparaison entre des solutions industrielles et grand publicIl s’agit de montrer la nécessité, dans le choix d’une solution, de respecter certaines conditions d’uti-lisation exprimées dans cet exemple par des performances (caractéristiques techniques chiffrées par une valeur et une unité).1. Relevez le poids des deux modèles.La machine à café familiale a un poids de 2,7 kg.La machine à café professionnelle a un poids de 85 kg.2. Indiquez les différences de caractéristiques les plus significatives.Il ne s’agit pas d’obtenir des réponses exactes ; après une réflexion personnelle des élèves, une mise en commun permet un échange argumenté sur ce qui paraît essentiel dans cette comparaison.

Caractéristiques Machine a Machine b Commentaires

Nombre de groupe(s)

1 3 Ce nombre permet de considérer que l’on peut faire simultanément six tasses dans le modèle b alors que le modèle a n’en fait qu’une. Il faudrait avoir le nombre de tasses pouvant être préparées dans une unité de temps donnée (heure) pour comparer les performan-ces réelles sur la fonction d’usage des machines.

Puissance électrique

1 260 W 4 000 W La puissance électrique est ici importante. Si l’on compare au service rendu (nombre de tasses), la machine b a sur ce plan une meilleure efficacité énergétique.

Poids 2,7 kg 85 kg La différence de poids est très importante. Elle s’explique par les dimensions des machines et par les matériaux utilisés (matières plastiques pour la machine a et davantage de métal pour la machine b) assurant une robustesse bien supérieure à la machine b.

Capacité du réservoir

2,5 L 17,5 L Cette caractéristique est un faux semblant car elle ne correspond pas exactement à la même fonction technique. Le réservoir de la machine a indique son autonomie entre deux remplissages du réservoir. Dans le cas de la machine b, ce problème ne se pose pas car l’arrivée d’eau est automatique. Les 17,5 litres de la machine b correspondent à la capacité de la chaudière. L’eau mise sous pression est préalablement chauffée.

Pression 19 bars 1 à 5 bars Cette caractéristique n’est pas significative puisque les performan-ces ne peuvent pas être corrélées à la capacité des deux modèles.

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D’autres questions pourraient permettre de préciser la nature des produits comparés.Indiquez le principe de ces deux modèles. –Décrivez les conditions d’usage de chaque modèle. –

L’impact environnemental u

Doc. 2 L’éco-conceptionL’éco-conception est une expression qui traduit la volonté de se préoccuper des problèmes de préser-vation de l’environnement et plus généralement de développement durable le plus en amont possible dans la conception des produits. Le concept est toutefois nouveau et certaines entreprises s’en ser-vent davantage comme un argument marketing, sans qu’il y ait encore une réalité par des méthodes ou la prise en compte de paramètres précis, mesurables permettant de garantir la qualité environne-mentale du produit.Pour accompagner ce document, les enseignants peuvent se référer au site d’Éco-bilan http://www.ecobilan.com/fr_who.php (pour les enseignants). Les informations données sont assez complexes et ne conviennent pas aux élèves.Pour ces derniers, ils peuvent se reporter à des sites d’entreprises avec les précautions d’usage, c’est-à-dire une mise en garde sur l’aspect commercial des arguments fournis ne correspondant pas toujours à la réalité des produits.Le site du groupe Seb fournit une bonne illustration de l’éco-conception : http://www.groupeseb.com/seb/fr/developpement_durable/faire_developpement_durable/eco_conception/front.aspx (pour les élèves).

1. Classez les critères de l’éco-conception en trois catégories liées aux formes d’un objet, à la maî-trise de l’énergie et aux matériaux.

Formes du produit Maîtrise de l’énergie Matériaux

Démontage Énergie Homogénéité

Matières dangereuses

Recyclage

2. Expliquez pourquoi la conception d’un objet nécessite la maîtrise de l’énergie et de la matière.L’éco-conception veille à faciliter le recyclage du produit en choisissant des matériaux qui ne consti-tuent pas de matière dangereuse et se recyclent facilement. D’autre part, il convient de faire en sorte que le produit minimise la consommation en énergie en fonctionnement ou en mode veille.RemarqueCette question est directement en lien avec une des compétences du socle commun de connaissances et de compétences (pilier 3B).Dans l’esprit du développement durable, la maîtrise de l’énergie pourrait être envisagée sur l’ensem-ble du cycle de vie du produit (énergie pour le produire, le transporter, le recycler) alors que le docu-ment n’envisage que l’énergie nécessaire au fonctionnement.

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Les tests de solutions techniques u

Doc. 3 Tests de fonctionnement d’une installation électriqueLe document présenté est un peu complexe pour des élèves de quatrième. Il convient de s’attacher à en comprendre le sens général dans la simulation du fonctionnement d’une installation électrique. Les logi-ciels de conception électrique assistée par ordinateur (CAO électrique) sont essentiellement tournés vers la gestion du projet en automatisant certaines tâches, comme le repérage des fils sur les borniers des armoires électriques, les nomenclatures des différents composants, le câblage unifilaire… Seuls certains logiciels proposent une simulation permettant d’effectuer une série de tests sur l’installation envisagée.

1. Indiquez la forme sous laquelle est représentée l’installation électrique.L’installation électrique est représentée sous forme d’un schéma.

2. Expliquez ce que représentent les entrées et les sorties de l’installation électrique.Les entrées représentent les commandes du système (interrupteur, poussoirs, variateurs…).Les sorties représentent les composants ou appareils (lampes, prises de courant, chauffage, volets roulants…).

Doc 4 Test de fabrication d’un boîtier de console de jeu sur une maquette numériqueCe document illustre une des possibilités des logiciels de conception assistée par ordinateur. Il y a lieu de faire réfléchir les élèves aux conséquences d’un écoulement trop lent de la matière plastique, chaude et pâteuse, dans le moule, en particulier de préciser quels peuvent être les défauts engendrés. Cette réflexion préalable doit ensuite pouvoir être exprimée dans la réponse à la première question.

1. Expliquez le test réalisé sur cette maquette numérique d’un boîtier.Le test réalisé sur la maquette numérique du boîtier consiste à déterminer le temps mis par la matière plastique chaude et pâteuse pour remplir les différentes parties du moule. Le risque d’un écoulement trop lent est que certaines parties soient mal remplies car la matière plastique se sera solidifiée avant de remplir parfaitement tout le moule.

2. Déterminez les zones les plus critiques du moule.Les zones les plus critiques sont les parties minces les plus éloignées de l’arrivée de matière plasti-que dans le moule. Ces parties sont indiquées en rouge.

3. Indiquez quelle modification peut être apportée.Plusieurs réponses sont possibles.La modification peut porter sur l’épaisseur des parois de la console de jeu pour faciliter l’écoulement de la matière plastique.La modification peut porter sur la place et le nombre des arrivées de la matière plastique.

4. Le coût d’une solution technique (pages 30 et 31 du manuel)Quelles sont les composantes du coût global d’une solution technique ?

Cette double page aborde la capacité : « Identifier les éléments qui déterminent le coût d’un objet technique » à laquelle sont attachées des connaissances concernant les composantes du coût global d’un objet couvrant toutes les étapes de son cycle de vie. La double page prend en compte :

la matière première et les composants ; –

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le façonnage et la réalisation ; –le transport et la commercialisation ; –la valorisation du produit. –

Dans le cadre d’une éducation au développement durable, d’autres coûts peuvent être ajoutés comme ceux de l’utilisation ou de la maintenance.La notion de coût global recouvre une approche liée au développement durable, c’est-à-dire incorpo-rant les coûts environnementaux.

Le coût de la matière d’œuvre u

Doc. 1 Le calcul du coût d’un système de portail automatiséCe document s’intéresse au coût des composants d’une installation automatique. La première ques-tion concerne l’analyse du système. Suivant la progression annuelle élaborée, l’enseignant choisira ou pas de la proposer aux élèves car elle rejoint les compétences développées dans les chapitres 6 et 7 du manuel.

1. Classez les éléments du portail en trois groupes : information, commande et actionneur.

Information Commande Actionneur

Récepteur radio Armoire de commande Vérin électromécanique

Antenne Télécommande Feu clignotant

Cellules de sécurité Digicode

2. Calculez le coût des actionneurs (vérins et feu clignotant).Cette question peut être proposée sous forme d’un exercice de tableur.

Référence Quantité Descriptif Prix unitaire TTC Total

A 2 Vérin électromécanique 198,54 € 397,08 €

G 1 Feu clignotant 26,31 € 26,31 €

TOTAL 423,39 €

3. Calculez le coût de la matière d’œuvre nécessaire à cette installation.Cette question peut être proposée sous forme d’un exercice de tableur.


A 2 Vérin électromécanique 198,54 € 397,08 €

B 1 Armoire de commande 166,24 € 166,24 €

C 1 Récepteur radio 26,31 € 26,31 €

D 2 Télécommande 27,51 € 55,02 €

E 1 Antenne 23,80 € 23,80 €

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F 1 Cellules de sécurité 35,76 € 35,76 €

G 1 Feu clignotant 26,31 € 26,31 €

H 1 Digicode 214,08 € 214,08 €

TOTAL 944,60 €

Le coût des réalisations u

Doc. 2 La facture de la pose d’une régulation d’une chaudièreLa légende du document permet de décoder les différentes informations contenues dans la facture.

1. Indiquez la nature des travaux réalisés.Les travaux ont pour but d’automatiser la régulation d’une chaudière existante. La régulation auto-matisée de cette chaudière permet de faire varier son allure en fonction de la température mesurée à l’extérieur de la maison.

2. Relevez le montant de la TVA sur l’ensemble de la facture.Le montant de la TVA est de 21,16 euros.

3. Déterminez la durée nécessaire pour les essais et les réglages.La durée de temps nécessaire pour les essais et les réglages est de 0,5 heure soit 30 minutes.

4. Calculez le montant de la main-d’œuvre hors taxe de cette installation.

Main-d’œuvre

Désignation Q PU Total HT

Pose du boîtier – 1,5 43 64,50 €

Raccordement électrique – 1 43 43,00 €

Essais – Réglages – 0,5 43 21,50 €

TOTAL 129,00 €

Le coût de la commercialisation u

Doc. 3 Le schéma de la commercialisation d’un produitLe schéma illustre les circuits courts et longs de distribution et évoque le transport. Conformément au programme, il s’agit d’identifier les éléments du coût global sans pour autant le quantifier.

1. Expliquez le rôle d’un grossiste dans la commercialisation d’un produit.Les grossistes achètent les produits en grandes (grosses) quantités pour les revendre à des magasins dans lesquels s’approvisionnent les consommateurs. Ce sont des intermédiaires.

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2. Déterminez sur quel coût influent les distances entre les usines, les grossistes et les magasins et indiquez quelle conséquence cela peut avoir sur l’environnement.Les produits sont transportés d’un lieu à un autre. Ce transport a un coût mais aussi des conséquen-ces environnementales (dépenses d’énergie, rejet de produits polluants ou favorisant l’effet de serre).Il peut être demandé aux élèves d’estimer le mode de distribution le moins coûteux sachant que c’est celui qui demande le moins de transport.

Le coût de la valorisation des objets hors d’usage u

Cette partie est à mettre en relation avec les pages 42 et 43 du manuel qui traitent des filières de valo-risation des matériaux. Elle concerne les opérations qui précèdent le traitement ou retraitement des matériaux, à savoir la collecte des objets, leur démontage et le tri des matériaux qui les composent.Les élèves doivent progressivement intégrer la succession de ces opérations qui ont chacune un coût.

Manuel page 31

Objets hors d’usage

COLLECTE des objets

DÉMONTAGE des objets

TRI des matériaux

Manuel page 43VALORISATION par filière

Doc. 4 Les Déchets d’Équipements Électriques et Électroniques (D3E)L’exemple des D3E illustre la problématique du recyclage des objets complexes qui comportent de nombreux matériaux, parfois dangereux, complètement imbriqués. Chaque étape du recyclage réclame une organisation et une structure particulière identifiable techniquement et économique-ment. L’arrêté du 25 août 2005 introduit le principe de la responsabilité du producteur pour le recy-clage des D3E (http://www.actu-environnement.com/ae/dossiers/DEEE/reglementation_sur_les_DEEE.php4). L’ensemble des coûts de collecte et de recyclage des matériaux de ce type d’appareils doit être supporté par le producteur, c’est-à-dire en final par le consommateur lors de son achat (voir éco-participation page 15 du manuel).

1. Déterminez ce qui rend nécessaire la valorisation de ces objets.Chaque année en France, 1,7 million de tonnes de déchets électroménagers électriques et électroniques polluants sont générées. Ils doivent être aujourd’hui valorisés pour ne pas nuire à l’environnement et permettre de récupérer les matériaux qui les composent, souvent dangereux pour l’environnement.

2. Justifiez le port des gants et du masque par cette employée (b).Les produits contenus dans ce type d’objet sont dangereux pour l’environnement et la santé. Le mas-que évite d’inhaler des gaz toxiques. Les gants évitent d’être en contact avec des matières dangereu-ses pour la peau ou pouvant être blessantes (risques de coupures).

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3. Indiquez qui est responsable de la prise en charge des D3E et, au final, qui paie le coût de leur traitement.Le producteur est responsable de leur collecte et de leur recyclage, mais au final le consommateur supporte l’ensemble des coûts.Cette dernière notion demande souvent une explication plus précise pour les élèves leur permettant de réaliser que le prix d’achat d’un bien correspond à l’ensemble des coûts plus les marges bénéfi-ciaires des différents acteurs.

Bilan (page 32 du manuel)Le résumé et l’Aide-mémoire s’attachent à définir les composantes d’une solution technique et à décrire la démarche de justification ou de choix conformément au programme (niveau 3 Je sais faire).La définition des mots-clés est donnée dans le Lexique pages 122 et 123.


Je recherche et je décris plusieurs solutions techniques pour répondre à une u

fonction donnée.1. La comparaison de deux solutionsa. Déterminez la fonction assurée par ces deux appareils.Ces deux objets sont des lampes autonomes et transportables permettant de fournir un éclairage d’appoint.

b. Indiquez pour chaque solution : le principe technique (fonctionnement), les aspects esthétiques et ergonomiques retenus (formes et dimensions) et les matériaux employés.

Solution technique Lampe de poche à 3 DEL, sans piles, à dynamo, en matière plastique

Lampe torche en plastique transparente 15 cm2 piles d’1,5 VLampe à incandescence

Principe technique Éclairage par 3 DELÉnergie électrique fournie par un système de dynamo

Éclairage par ampoule à incandescenceÉnergie électrique fournie par 2 piles d’1,5 V

Aspects esthétiques et ergonomiques

Longueur 12 cmForme de parallélépipède aux arêtes arrondiesCouleur grise uniformeBouton pour actionner la dynamo

Longueur 15 cmCordon d’attache pour le poignetForme cylindrique de diamètre plus réduit pour la mainNoire uniforme et rappels de couleurs vives (orange et vert)

Matériaux employés Matière plastique grise Matière plastique noire

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Je crée une représentation numérique d’un objet technique simple avec un logi- u

ciel de conception assistée par ordinateur.Je recherche et je sélectionne un élément dans une bibliothèque de constituants u

pour l’intégrer dans une maquette numérique.2. La conception d’un boîtier pour interrupteur(sur ordinateur avec SketchUp, la base est tracée)

Barre d’outils de SketchUp

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

a. Ouvrez le fichier « Boîtier B » de votre cédérom.

b. Poursuivez le tracé du profil.Le trait de 4 cm correspond à la base du profil.1. [Barre outil 5] Tracer un arc de cercle aux extrémités du trait de 4 cm d’un rayon de 2 cm.2. [Barre outil 8] Tracer une ligne pointillée parallèle à l’axe bleu de 1,4 cm de longueur.3. [Barre outil 8] Tracer une ligne pointillée parallèle à l’axe rouge à 1,4 cm.4. [Barre outil 2] Tracer un trait (segment) sur la ligne pointillée entre les « arêtes » du demi-cercle.5. [Barre outil 7] Donner un coup de gomme sur le haut du tracé pour effacer l’arc de cercle supérieur.

c. Extrudez le profil (largeur 2,5 cm).d. Coloriez le bouton (texture bois).

1. [Barre outil 10] Sélectionner la face à extruder.2. Extruder sur une longueur de 2,5 cm.3. [Barre outil 9] Sélectionner les couleurs « bois ».4. Colorier chaque face. Il est parfois nécessaire de modifier l’orientation du modèle [Barre outil 14].

e. Importez puis placez au centre de la face supérieure l’interrupteur « Bouton B » à partir du dos-sier « bibliothèque de formes ».

1. Activez l’outil « Importez… » dans le menu « Fichier ».2. Parcourir la bibliothèque pour choisir le bouton B et « ouvrir ».3. Placer le bouton au centre de la face supérieure en activant la commande Déplacer [Barre outil 11].

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Je choisis et je réalise une solution technique. u

3. Les critères de choix d’une solution techniquea. Déterminez, en justifiant votre réponse, la solution qui correspond aux performances attendues.La solution B correspond aux performances attendues. Pour un même débit d’air (98 m3/h) et une même consommation (15 W), la solution B est moins bruyante (39 décibels pour la solution B contre 41 décibels pour la solution A).

b. Expliquez pourquoi la solution B correspond aux contraintes esthétiques à respecter.Les formes arrondies de la solution B sont plus discrètes (dimensions 140 × 140 mm pour la solution B contre 150 × 150 mm pour la solution A).

c. Justifiez l’intérêt environnemental de la solution A.La solution A présente un intérêt environnemental car l’objet est constitué de deux éléments distincts démontables alors que la solution B est monobloc. Les éléments sont alors plus difficiles à séparer pour trier les matériaux puis les valoriser.

J’identifie les éléments qui déterminent le coût d’un objet technique. u

4. Le coût d’installation d’une porte de garage automatiqueIndiquez les composantes du coût global suggérées par la publicité de votre cédérom.

Portix

La porte de garage

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www.portix.fr

Kit moteur plus accessoires : 456 €Installation simplifiée par un opérateur agréé.Devis gratuit.Maintenance réduite : garantie 2 ans.

* Prix intégrant l’éco-participation (coût de collecte et recyclage)

Les composantes du coût global suggérées par cette publicité sont :

Matière d’œuvre – : Kit moteur plus acces-soires 456 €.

Main-d’œuvre – : Installation simplifiée par un opérateur agréé.

Commercialisation – : Devis gratuit.Maintenance – : Maintenance réduite,

garantie 2 ans.Préservation de l’environnement – : Prix

intégrant l’éco-participation (coût de col-lecte et recyclage).

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Je réinvestis mes compétences (manuel pages 34-35)5. Deux solutions de capteurs solaires thermiquesa. Expliquez par un schéma et un petit texte la différence de principe technique entre les deux cap-teurs.Plusieurs possibilités peuvent être suggérées à l’élève pour répondre à cette question. Les schémas peuvent être des croquis, comme ceux du manuel, ou revêtir un aspect plus fonctionnel.

Proposition de réponse n° 1

Capteur plan Capteur à tubes sous vide

Liquide caloporteurfroid

Liquide caloporteurchaud

Chaleurapportée

par le soleil

La chaleur migrevers le collecteur

Tubeen verreà double

paroiVide

Collecteur

Liquide caloporteurfroid

Liquide caloporteurchaud

Chaleurapportée

par le soleil

Le soleil chauffe directement le liquide caloporteur qui circule dans le capteur plan.

Le soleil chauffe les tubes de verre sous vide qui transmettent leur chaleur (énergie thermi-que) au liquide caloporteur.

Proposition de réponse n° 2Capteur plan

TRANSFORMATION Énergiethermique

Rayonnementdu soleil

Le liquidecaloporteurest chaud

Le soleil chauffe directement le liquide caloporteur qui circule dans le capteur plan.

Capteur à tubes sous vide

TRANSFORMATION Énergiethermique

Rayonnementdu soleil

TRANSMISSION Énergiethermique

Le liquidecaloporteurest chaud

Le soleil chauffe les tubes de verre sous vide qui transmettent leur chaleur (énergie thermique) au liquide caloporteur.

b. Indiquez le type de capteur ayant le meilleur coefficient optique.Le capteur plan possède un coefficient optique (transformation de l’énergie solaire) sensiblement meilleur que le capteur à tubes sous vide.

Coefficient optique

Capteurs plans Capteurs sous vide

0,68 à 0,85 0,64 à 0,79

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c. Expliquez en utilisant les coefficients pourquoi les capteurs sous vide ont une production annuelle supérieure aux capteurs plans.Les capteurs sous vide ont une production annuelle supérieure aux capteurs plans car leur coefficient de déperdition est beaucoup plus faible. Il y a moins de pertes.

Coefficient de déperdition Capteurs plans Capteurs sous vide

2,75 à 4,89 0,55 à 2,57

d. Relevez le type de capteur dont la matière d’œuvre est la plus chère.La matière d’œuvre est 40 % plus chère pour les capteurs à tubes sous vide que pour les capteurs plans.

e. Déterminez et expliquez quelles composantes du coût des capteurs sous vide sont avantageuses.L’installation et la maintenance des capteurs sous vide sont facilitées par le fait que chaque tube est indépendant. Il peut être changé sans remplacer l’ensemble du capteur.

f. Relevez les matériaux qui composent chaque type de capteur.

Matériaux du capteur plan Matériaux du capteur sous vide

Aluminium/Cuivre/Matière plastique/Mousse synthétique/Verre

Acier/Cuivre/Verre

g. Déterminez, en justifiant votre réponse, le capteur qui semble le plus simple à démonter pour en recycler les différents éléments.La dépose des différents éléments est plus simple dans le capteur plan car les matériaux sont posés en couches successives. Dans le capteur à tubes sous vide les matériaux sont plus imbriqués ce qui complique le démontage.

h. En vous connectant au site de l’institut Solartechnik, recherchez un modèle de capteur à tubes sous vide intégré à un toit et relevez son rendement annuel en kWh/m2 pour l’eau chaude sanitaire.Exemple d’écran pouvant être obtenu. La réponse demandée se situe tout en bas de l’écran.

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6. La maquette numérique d’un boîtier de télécommandea. Terminez le tracé du quatrième bouton en recopiant la forme et en vous aidant des lignes guides.Barre d’outils de SketchUp

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

1. [Barre Outils 1] Sélectionner un des tracés déjà effec-tués.2. Sélectionner l’outil Déplacer Copier [Barre Outils 11].3. En appuyant sur la touche contrôle du clavier (Ctrl), recopier la forme rectangulaire en demeurant sur la face jusqu’à la ligne guide.

b. Évidez (extrusion) les quatre emplacements des boutons sur l’épaisseur du couvercle (soit 0,1 cm).

1. [Barre Outils 1] Sélectionner le tracé à évider.2. Sélectionner l’outil Pousser/Tirer [Barre Outils 10].3. Extruder la place du bouton sur l’épaisseur du couvercle.4. Recommencer les opérations 1, 2 et 3 pour chaque bouton.

c. Importez et placez à partir du dossier « bibliothèque_formes » le « Bouton télécommande ».

1. Activez l’outil « Importez… » dans le menu « Fichier ».2. Parcourir la bibliothèque pour choisir le « bouton_commande » et « ouvrir ».3. [Barre outils 12] : Faire pivoter le bouton de 90°.4. Placer le bouton dans un des évidements en activant la commande déplacer [Barre outil 11].5. Recommencer les opérations 1, 2, 3 et 4 pour chaque bouton.

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d. Ouvrez un nouveau fichier et dessinez un plot tel qu’il est défini ci-dessus.

e. Enregistrez le dessin du plot.

1. Activer l’outil « Cercle » [Barre outils 4] et tracer un cercle de diamètre 0,4 cm à l’origine des repères.2. Sélectionner l’outil « Pousser/Tirer » [Barre outils 10] et extruder le plot sur une hauteur de 1 cm.3. Enregistrer le modèle en activant la commande « Enregistrer » du menu « Fichier ».

f. Insérez, dans le dessin du « couvercle avec boutons », trois plots sous le couvercle aux places indiquées sur le dessin en vue de dessus et le dessin d’ensemble.

1 1. Activer l’outil « Mètre » [Barre outils 8] pour tracer des lignes guides (pointillées) permettant de déterminer des points de guidage au centre de l’emplacement des plots.2. Activer l’outil « Importez… » dans le menu « Fichier ».3. Sélectionner sur le support d’enregistrement utilisé pour la question g, le fichier du plot des-siné en f et l’ouvrir.4. Placer le bouton dans un des évidements en activant la commande « déplacer/copier » [Barre outils 11].5. Recommencer les opérations 2, 3 et 4 pour chaque plot ou réaliser un copier d’un plot grâce à l’outil Déplacer/Copier [Barre outils 11].

2, 3 et 4

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chapitre

3 Les critères de choix d’un matériau

Ce chapitre concerne l’approche 3 du programme de la classe de quatrième consacrée aux matériaux utilisés. Comme à tous les niveaux de classe, il s’agit de mettre en relation les propriétés des maté-riaux avec les performances attendues des objets étudiés. Dans cet esprit, le présent chapitre s’atta-che à développer des propriétés originales et complémentaires de celles vues en classe de cinquième et qui correspondent aux propriétés liées au thème d’application du niveau quatrième (photorésis-tance, rigidité, conductibilité thermique).Les expérimentations sont davantage chiffrées qu’en cinquième. Les élèves ne maîtrisent pas forcé-ment les grandeurs utilisées, toutefois elles constituent des illustrations de la réalité d’essais pou-vant être pratiqués selon un protocole normalisé ou déterminé spécifiquement pour comparer des propriétés dans une situation donnée sur un produit.Le programme précise que les matériaux sont adaptés à la durée de vie et à l’esthétique de l’objet technique, ainsi qu’aux contraintes budgétaires et organisationnelles de la réalisation. En quatrième, on accorde une importance particulière aux propriétés électriques des matériaux.

Les capacités viséesClasser, de manière qualitative, plusieurs matériaux selon une propriété simple imposée par les •

contraintes que doit satisfaire l’objet technique.Mettre en place et interpréter un essai pour mettre en évidence une propriété électrique ou thermi-•

que donnée. [Socle - Domaine 3] (1)Vérifier la capacité de matériaux à satisfaire une propriété donnée.• Mettre en relation le choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valori-•

sation. [Socle - Domaine 3] (2)

Socle communLes relations au socle commun de connaissances et de compétences s’inscrivent dans la compé-tence : « Savoir que la production d’objets techniques nécessite la maîtrise de la matière. »Les éléments exigibles en fin de quatrième sont :1 Mettre en évidence expérimentalement quelques propriétés de matériaux.2 Mettre en relation le choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa capacité de valori-sation.

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Ouverture du chapitre (pages 36 et 37 du manuel)Les trois documents illustrent le cycle de vie du verre depuis son façonnage jusqu’à son recyclage. Ceci permet d’apprécier les connaissances des élèves acquises en sixième et cinquième sur la capa-cité d’un matériau à satisfaire une propriété donnée et à mettre en relation son usage, son aptitude à être façonné et sa capacité de valorisation.On vérifiera que les élèves ont une bonne connaissance des familles de matériaux. Si ce n’est pas le cas, un rappel sera à opérer dans les premières séances à partir d’exemples concrets observés à travers les activités en classe.Dans cette double page d’introduction, il n’est pas attendu de réponses exactes aux questions posées. Le questionnement a pour but d’ouvrir le débat et de faire émerger d’autres questions auxquelles les activités d’investigation en classe permettront de répondre.

Je m’interroge1. Déterminez quelles aptitudes du matériau sont attendues lors de cette fabrication. (Doc. 1)La principale aptitude attendue concerne la déformation plastique du matériau, dans ce cas : défor-mation à chaud, à une température de 1 000 °C, pour pouvoir être travaillé. Plus largement cette question renvoie aux aptitudes à la mise en forme des matériaux (coupe, déformation, assemblage) qui seront revues dans le chapitre mais que les élèves ont déjà abordées lors des deux années précé-dentes en technologie.

2. Énoncez des propriétés nécessaires du verre pour satisfaire les fonctions de service de l’objet et une propriété non désirée. (Doc. 2)Les propriétés nécessaires du verre énoncées pour satisfaire ses fonctions de service peuvent être la rigidité (résistance mécanique), la transparence participant de son esthétisme, la dureté (résistance aux rayures avec le temps), la résistance à la chaleur, sa masse volumique qui assure la stabilité de l’objet… Le professeur pourra, pour une même fonction d’usage, évoquer des matériaux mal adaptés à certaines contraintes comme la tenue à la chaleur de certains gobelets en matière plastique ou leur faible résistance à la déformation, aux rayures, à leur manque de stabilité au moindre coup de vent à l’extérieur…Le désavantage du verre reste sa fragilité.

3. Indiquez quelles caractéristiques du verre sont souhaitées lorsque l’objet est hors d’usage. (Doc. 3)Il s’agit ici de faire dire aux élèves ce qu’ils connaissent sur la valorisation des matériaux (collecte, tri, réutilisation ou recyclage…). Le verre est un matériau collecté depuis de nombreuses années. Les bouteilles étaient autrefois réutilisées par un système de consigne.Remarque : le geste de la personne sur la photo peut apparaître comme dangereux car les morceaux de verre sont durs et coupants.

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CHAPITRE 3 Les critères de choix d’un matériau

1. Les propriétés physiques des matériaux (pages 38 et 39 du manuel)Comment vérifier une propriété d’un matériau ?

Cette double page poursuit deux objectifs :mettre en évidence un classement des propriétés physiques, mécaniques, électriques et thermi- –

ques à partir d’exemples concrets ;envisager la mise en œuvre d’expérimentations permettant de comparer les matériaux, c’est-à- –

dire déterminer des protocoles pour mettre en place et interpréter un essai mettant en évidence une propriété électrique ou thermique conformément à la capacité du programme à faire acquérir à ce niveau de classe.

L’aspect physique des matériaux à l’épreuve du temps u

Doc. 1 La protection du métal contre l’oxydationLe phénomène de corrosion est difficile à expliquer aux élèves car il fait appel à des réactions chimi-ques parfois complexes. Toutefois le programme de Physique Chimie de la classe de quatrième aborde la combustion (oxydation) essentiellement avec du carbone et pose le principe des réactions chimi-ques. Ces notions peuvent être transposées à l’oxydation des métaux pour différencier un métal et son ou ses oxydes métalliques, conformément à la définition de l’oxydation indiquée dans le manuel page 39.

1. Expliquez l’origine de la rouille.La rouille provient d’une oxydation du métal par l’oxygène de l’air (dioxygène). Bien que l’oxyde de fer puisse prendre plusieurs formes (Fe0, Fe203, Fe304), il est possible d’écrire la réaction sous la forme suivante sans préciser le nom de l’oxyde obtenu :

Fer + dioxygène → oxyde de fer.

2. Précisez comment la peinture évite la corrosion du métal.La peinture forme une couche protectrice qui empêche le dioxygène de l’air de réagir avec le métal. Il est souhaitable de pouvoir faire constater aux élèves que beaucoup de métaux n’ont pas besoin d’être peints pour être protégés de l’oxygène de l’air car la couche d’oxyde qui se forme à leur surface est impénétrable à l’air.

Les propriétés mécaniques des matériaux u

Doc. 2 L’essai de rigidité d’une canalisation d’eau de pluieL’essai présenté est un essai normalisé. Il illustre dans le manuel les essais spécifiques pratiqués sur des produits mettant en évidence une propriété directement en rapport avec une ou plusieurs fonc-tions techniques à assurer. On a montré en classe de cinquième des essais traditionnels permettant de tester les matériaux et de mettre en évidence des propriétés générales (résistance à la traction, compression, flexion, dureté…). Il s’agit ici de réinvestir ces notions pour tester une solution techni-que particulière, pour un usage donné. L’ensemble des questions et la vidéo sur l’essai de traction pratiqué sur du papier ont pour but de faire le lien entre ce qui a été vu en classe de cinquième (manuel Eurêka Technologie 5e, pages 44 à 57) et ce qui est développé à ce niveau de classe.

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1. Indiquez quel type d’effort est appliqué sur le tuyau (a).L’effort appliqué sur le tuyau est une compression.

2. Précisez quelles peuvent être les origines des efforts appliqués sur la canalisation enterrée (b).Le passage de piétons mais plus encore de véhicules est à l’origine des efforts appliqués sur la cana-lisation enterrée.L’exemple donné est un chemin carrossable en terre. Après avoir expliqué ce que veut dire carrossa-ble, il est possible de prolonger la question pour imaginer le type de véhicule pouvant circuler sur ce chemin et distinguer les plus lourds d’entre eux, ce qui permet d’avoir une idée des efforts devant être supportés par le tuyau.

3. Indiquez si la déformation de 3 % est temporaire ou permanente (a).La déformation est temporaire. Le tuyau reprend sa forme initiale quand l’effort de compression cesse.Cette question permet de rappeler la distinction entre déformation temporaire et permanente pouvant être illustrée par l’action d’un ressort (déformation temporaire) ou la mise en forme d’un matériau (déformation permanente).

4. Expliquez quelle relation il peut y avoir entre l’essai du tuyau (a) et la profondeur D d’enfouisse-ment (b).Plus le tuyau est enfoncé profondément, plus les efforts de compression sont répartis dans la terre. Inversement, si le tuyau affleure le sol, il subira entièrement les efforts de compression dus au pas-sage d’une roue de tracteur par exemple. L’essai du tuyau a pour but de connaître les efforts pouvant être supportés ce qui peut déterminer dans la pratique un enfouissement plus ou moins profond. Plus la distance D est grande, moins le tuyau subit d’efforts.Cette question est difficile. L’élève peut en avoir une approche intuitive que l’enseignant pourra conforter par des exemples rappelant la répartition des charges dans des structures de construction, telles que les arcs vus en cinquième où les efforts de compression sont renvoyés sur les piliers.

5. Décrivez, par un schéma et une légende, l’essai de traction pratiqué sur la bande de papier de la vidéo.Le schéma doit rendre compte du dispositif : bande de papier fixée entre deux mâchoires (ou atta-ches) qui s’écartent sous l’action d’un effort (force). La bande de papier est étirée puis casse. On mesure l’effort exercé et l’allongement.

Force

Allongement

Force maximale

Pointde rupture

Zone dedéformationpermanente

Zone dedéformation

élastique

Bande de papierou de tissu

Efforts de traction

Mâchoire

Mâchoire

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La résistance électrique des matériaux u

Doc. 3 La commande d’un lampadaire de jardin par photorésistanceCet exemple permet d’aborder une propriété électrique des matériaux en liaison avec un produit réel. Le phénomène de photorésistance est très utilisé dans les systèmes de commande ou de régulation des objets techniques et pourra donc être observé ou mis en évidence à partir de nombreux systèmes étudiés en classe en rapport avec le domaine d’application confort et domotique. La variation de la résistance électrique d’un oxyde métallique en fonction de la lumière est une propriété tout à fait particulière qui peut être mise en relation avec les lois du courant continu (intensité, tension, résis-tance électrique et loi d’ohm) faisant partie du programme de Physique et Chimie du niveau qua-trième.

1. Indiquez la propriété électrique des matériaux utilisés dans la fabrication des photorésistances.Une photorésistance est un composant dont la résistance dépend de la lumière à laquelle il est exposé. La propriété électrique utilisée est la résistance électrique qui varie avec l’intensité lumi-neuse.

2. Traduisez en pourcentage l’évolution de la résistance entre la pleine lumière et l’obscurité (b).La résistance mesurée en kilo-ohms (kΩ) est en pleine lumière de 0,5 kΩ et dans l’obscurité de 25 kΩ.Le calcul risque de dérouter un peu les élèves. Le pourcentage de l’évolution entre la pleine lumière et l’obscurité est : 25 × 100/0,5 = 5 000 %, ce qui veut dire que la résistance électrique est 50 fois plus grande dans l’obscurité qu’en pleine lumière.

3. Expliquez par un schéma comment montrer expérimentalement le phénomène de photorésis-tance.Si les élèves ne sont pas aguerris à ce type de démarche, il y a lieu, à partir de la question posée, de décomposer le problème en plusieurs étapes afin de rechercher un protocole expérimental : Quelle grandeur électrique peut-on mesurer ? Comment la mesurer ? Quelle expérience peut-on faire pour mettre en évidence le phénomène ? Comment mettre en œuvre l’expérience et effectuer les mesures ? Comment interpréter les résultats ?

Il peut être prévu de mesurer l’intensité lumineuse. Si la source est munie d’un variateur de lumière, il est alors possible de tracer une courbe montrant la variation de la résistance en fonction de l’inten-sité lumineuse.

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La résistance thermique des matériaux u

Doc. 4 Deux solutions d’isolation thermique d’un murLes documents d’origine peuvent être retrouvés sur le site de l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME) : http://www.ademe.fr/particuliers/fiches/isolation_thermique/rub4.htmIl s’agit de faire percevoir aux élèves la notion de conductibilité thermique et donc d’expliquer le phénomène d’isolation. On insistera sur la faible conductibilité de l’air qui explique beaucoup la capacité d’isolation de nombreux matériaux contenant de l’air ou de solutions d’isolation par juxta-position de différents matériaux (matériaux sandwichs ou composites). La conductibilité est exprimée en watts par mètre ce qui permet une liaison avec la notion d’épaisseur des matériaux. La principale difficulté est de faire comprendre que plus la capacité à conduire la chaleur est faible plus le maté-riau est isolant.

1. Relevez dans le tableau le matériau ayant la conductibilité thermique la plus forte.Dans le tableau, le matériau qui a la conductibilité thermique la plus forte est le fer. Le but de cette question est d’attirer l’attention des élèves sur la signification des nombres portés dans le tableau (doc. 4c). Par comparaison au fer, les autres matériaux peuvent être considérés comme isolants avec une variation d’échelle cependant importante entre le béton proche de 1 (0,92 W/m) et l’air, 35 fois moins conducteur avec 0,026 W/m.

2. Expliquez à partir des valeurs indiquées pour chaque matériau pourquoi la solution par panneau composite nécessite une épaisseur d’isolant en polystyrène expansé plus faible.La solution par panneau composite (b) nécessite une épaisseur d’isolant en polystyrène expansé plus faible car le panneau est monté en ménageant un espace d’air qui le sépare du mur en béton (lame d’air).Dans la première solution (a) l’isolant est mis à même le mur et recouvert d’une contre-cloison de brique qui n’est pas un matériau très isolant.

Air 0,0262

Béton 0,92

Brique (terre cuite) 0,84

3. Vous disposez de thermocouples, proposez un protocole permettant de vérifier expérimentalement l’intérêt des deux solutions.Pour chaque procédé, un thermocouple peut être placé au contact du mur en béton côté intérieur et un autre thermocouple sur la face intérieure du panneau isolant en polystyrène expansé.

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Les épaisseurs de panneau isolant en polystyrène expansé peuvent être interverties ou modifiées pour constater une différence.

2. L’aptitude au façonnage des matériaux (pages 40 et 41 du manuel)Quelles sont les aptitudes des matériaux à être découpés, déformés ou assemblés ?

L’aptitude à la mise en forme des matériaux est abordée dans cette double page par des exemples permettant de quantifier ou d’estimer certaines valeurs afin de favoriser la mise en œuvre d’essais en vue de la réalisation. Il ne s’agit plus, comme pour les niveaux de classe précédents, d’une découverte des procédés mais d’une réflexion et d’une adaptation des procédés aux formes à réali-ser. Cette double page doit pouvoir permettre d’envisager la mise en œuvre d’autres expérimenta-tions répondant aux problèmes techniques rencontrés dans les réalisations en classe. Cette prati-que doit renforcer la compétence des élèves à « vérifier la capacité de matériaux à satisfaire une propriété donnée ».

L’aptitude aux déformations plastiques u

Doc. 1 La détermination de paramètres de thermopliageL’essai proposé peut être pratiqué de manière virtuelle à travers l’animation du cédérom de l’élève. Ce dernier doit cliquer sur les différents temps de chauffe pour déclencher l’animation et pouvoir constater le résultat.

Réglage de la minuterie en secondes (s) Qualité du pliage obtenu

40 s Pli cassé – Matière plastique fendillée

60 s Pli convenable

80 sPli déformé – La matière plastique surchauffée a eu tendance à « couler » sous son propre poids

1. Après avoir visualisé l’animation de votre cédérom, décrivez par des schémas et une légende le procédé de thermopliage.

Table dela plieuse

Fil chauffantTabliermobile dela plieuse

Minuterie

Pièce à plier

La pièce à plier est placée sur la table de la plieuse.Le fil chauffant chauffe la pièce à l’endroit du pli à réaliser. Il est commandé par une minuterie dont le réglage détermine le temps de chauffe.Lorsque la matière plastique est chaude au niveau du pli, le tablier mobile est soulevé de l’angle de pliage désiré.

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2. Indiquez le temps de l’essai le plus concluant et expliquez le principe de la détermination du temps de chauffe.Le temps de l’essai le plus concluant est de 60 secondes ; il correspond à une qualité correcte du pli.Le principe de la détermination du temps de chauffe consiste, dans ce cas, à pratiquer différents essais avec des temps différents puis à contrôler la qualité du pli obtenu.

L’aptitude à la coupe u

Doc. 2 Le fraisage d’une pièceL’objectif de ce document est de faire prendre conscience aux élèves de la relation qu’il peut y avoir entre le matériau utilisé et les paramètres d’usinage pour exécuter les façonnages nécessaires à l’obtention d’une forme donnée. En matière de coupe, l’élève doit prendre conscience que ce procédé n’est possible que si l’outil est d’une dureté supérieure à celle du matériau à travailler. Ceci apparaît comme une évidence. Toutefois, elle a conditionné, au cours de l’histoire, l’évolution des techniques comme par exemple la diffusion de la métallurgie. Elle explique aussi maintes difficultés techniques rencontrées pour réaliser l’obtention des formes imaginées avec la précision nécessaire.Dans le manuel, la relation mise en évidence est celle existant entre la dureté des matériaux et la vitesse de coupe en mètres par minute attribuée pour un matériau selon une qualité d’outil donnée. Cette valeur liée au matériau ne doit pas être confondue avec la fréquence de rotation qui prend en compte le diamètre des outils (perçage, fraisage) ou de la pièce (tournage, alésage).L’animation du cédérom permet de donner aux élèves une représentation de cette opération d’usinage.

1. Relevez la dureté du cuivre et sa vitesse de coupe.

Cuivre 35 HB 45-60 m/min

La vitesse de coupe est donnée ici par une plage comprise entre deux valeurs.

2. Expliquez, en prenant des exemples dans le tableau, comment la vitesse de coupe d’un matériau est liée à sa dureté.Le tableau montre que plus un matériau est tendre (peu dur), plus sa vitesse de coupe peut être élevée.

Bois tendre 1,6 HB 4 200 à 5 000 m/min

Inversement, plus un matériau est dur plus sa vitesse de coupe est faible.

Acier inoxydable 250 HB 15-18 m/min

3. Déterminez pourquoi l’usinage du verre est quasiment impossible.L’usinage du verre est quasiment impossible car sa dureté est proche de celle de l’acier à outil pro-posé. Pour usiner le verre, il faut un outil plus dur comme le diamant pour la coupe ou certains grains de corindon permettant le polissage.

L’aptitude au soudage u

Doc. 3 La différence entre le soudage et le brasageLe document fait la différence entre le brasage et le soudage (croquis) en mettant l’accent sur les conditions de mise en œuvre (photo). Cet exemple fournit également l’occasion d’aborder l’énergie

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nécessaire aux opérations de mise en forme. Ce paramètre a une incidence directe sur le coût envi-ronnemental des solutions techniques dans la perspective d’une éducation au développement durable.La pratique de la brasure est justifiée à ce niveau de classe par le domaine d’application « confort et domotique » et la nature des objets pouvant être analysés ou fabriqués en classe, comprenant des parties électroniques. L’annexe 8 du manuel page 117, concernant le brasage au fer à souder, donne des indications sur la mise en œuvre de cette opération.

1. Relevez l’aptitude des métaux exploitée pour réaliser ces assemblages.L’aptitude au soudage des métaux est exploitée pour réaliser ces assemblages, c’est-à-dire leur faculté à s’unir à l’état liquide et à former un assemblage rigide et irréversible en refroidissant.

2. Expliquez pourquoi le brasage demande un apport d’énergie moindre que le soudage.Dans le soudage, le métal d’apport et les pièces à assembler sont portés à une température de fusion, ce qui demande un apport d’énergie important, alors que dans le brasage seul le métal d’apport est en fusion, les composants à assembler sont juste chauffés.

RemarqueLa réponse ci-dessus est formulée uniquement à partir des éléments présentés dans le document du manuel. Elle peut être complétée par l’indication des températures de fusion, de l’ordre de 1 000 °C pour le soudage et 200 °C pour le brasage. Une autre considération induite par les procédés peut être de comparer la quantité de métal (en kilogramme) qui est portée à une température de fusion dans les deux procédés : faible pour la brasure, beaucoup plus importante pour le soudage. L’élève peut ainsi percevoir qu’un calcul de la quantité d’énergie nécessaire à la mise en œuvre des deux procédés est envisageable (différence de température par chaleur massique par masse). Il est bien sûr hors de question de le faire faire aux élèves mais ces derniers peuvent apprécier les termes à partir desquels il pourrait être formulé.

L’aptitude au collage u

Doc. 4 Test d’adhérence par arrachementL’essai présenté dans le document vidéo du cédérom de l’élève a pour but de tester la résistance à l’arrachement des revêtements de surface. Il s’agit d’un exemple similaire aux tests d’arrachement des colles. Les commentaires en anglais du document n’altèrent pas la compréhension. Le son de la vidéo pourrait être retiré.Les premières images montrent le test lui-même puis le matériel nécessaire. La suite du film montre en détail toutes les opérations du test d’adhérence :

collage des plots tests (dolly [littéralement poupée en anglais]) sur le revêtement à tester ; –découpage du revêtement autour du plot avec une scie cloche manuelle (cutting around the –

dolly) ;procédure d’arrachage des plots de test (dolly pull-off process). –

Les indications en anglais et les commentaires peuvent constituer un entraînement pour les élèves apprenant cette langue et entrer dans le cadre d’un renforcement de compétences langagières rele-vant du pilier 2 du socle commun des connaissances et des compétences.

1. Après avoir visionné la vidéo, indiquez ce qui est testé par cet appareil.Le test présenté a pour but de tester la résistance à l’arrachement des revêtements de surface.

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2. Déterminez ce qui est mesuré.Le résultat du test correspond à la pression, exprimée en méga pascals, nécessaire pour arracher un petit plot (dolly) préalablement collé sur le revêtement à tester. Cette pression dépend de la résis-tance du revêtement mais également de la surface du pion en contact avec lui.

3. Expliquez pourquoi on colle plusieurs plots sur le revêtement à tester.On colle plusieurs plots sur le revêtement pour effectuer plusieurs mesures. En effet, le processus est complexe. Le collage du plot (dolly) peut être défectueux. Il est donc nécessaire de refaire le test de nombreuses fois pour obtenir un résultat fiable.

3. Les caractéristiques économiques des matériaux (pages 42 et 43 du manuel)Sur quels critères économiques et environnementaux choisir un matériau ?

Cette double page aborde deux aspects, l’un économique et l’autre environnemental qu’il faut mettre en relation avec la compétence du socle commun « Savoir que la production d’objets techniques nécessite la maîtrise de la matière et de l’énergie », dans la perspective d’une éducation au dévelop-pement durable. Ces notions font suite à celles « d’origine et de disponibilité » des matières premiè-res vues en classe de 5e.Cette partie du manuel fait un rappel du cycle de vie d’un matériau (doc. 1), vu en classe de 5e, pour en dégager les éléments liés à sa disponibilité (origine géographique, rareté ou abondance, renouvelable ou non renouvelable, aptitude à la transformation et au recyclage) et implicitement à son coût de mise à disposition. Dès lors, la prise en compte de la quantité d’énergie nécessaire aux transformations est une donnée importante (doc. 2), comme l’est la complexité du processus de valorisation des matériaux (doc. 3) qui peut s’avérer dans certains cas élevée (doc. 4). Ceci montre qu’au-delà des aspects géné-ralement mis en évidence au niveau du citoyen (tri des ordures ménagères, collecte sélective…), la valorisation des matériaux nécessite la présence de filières économiques et technologiques bien spéci-fiques qui restent, dans certains cas, à inventer ou à rendre viables sur le plan économique.

Le coût de mise à disposition u

Doc. 1 Le cycle de vie d’un matériauCe document doit permettre d’envisager avec les élèves toutes les possibilités d’utilisation et de valorisation des matériaux, c’est-à-dire une gestion globale des ressources naturelles qui sont, pour certaines, en quantité limitée à la surface de la Terre.

1. Relevez les six étapes essentielles du cycle de vie d’un matériau.Les six étapes essentielles du cycle de vie d’un matériau sont :

1 Extraction des ressources de la terre ; –2 Élaboration des matériaux ; –3 Fabrication d’objets ; –4 Utilisation des objets ; –5 Démontage des objets ; –6 Valorisation des matériaux. –

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2. Expliquez les possibilités de valorisation d’un matériau après usage et leur intérêt par rapport aux ressources naturelles.Après usage, un matériau peut être valorisé de différentes manières :

réutilisation – : le matériau est utilisé sans transformation pour un autre usage ou pour la fabrica-tion d’autres objets ;

recyclage – : le matériau est transformé, par un processus de traitement dépendant de sa nature, pour constituer une matière première permettant l’élaboration de nouveaux matériaux ;

incinération – : le matériau, d’origine organique, est utilisé comme combustible pour produire de la chaleur (énergie thermique) pour le chauffage urbain ou la production d’électricité.Toutes ces possibilités ont pour intérêt principal d’économiser des ressources naturelles.

Doc. 2 Le cycle de vie de l’aluminiumCet exemple met en évidence certaines données techniques et économiques liées à l’élaboration et au recyclage de certains matériaux, dont les métaux.La société française de chimie met à disposition sur son site des dossiers, dont des données indus-trielles, économiques et géographiques sur les principaux produits chimiques, métaux et matériaux. Ces dossiers sont mis à jour par Jean-Louis Vignes, Gilles André et Frédéric Kapala : http://www.sfc.fr/Dans le manuel, le cas de l’aluminium fournit un exemple caractéristique des problématiques de recyclage et de valorisation.Ce métal est recyclé à 70 %. Comment peut-on augmenter ce pourcentage ? Quels sont les freins ? Sur quelles étapes du cycle de vie du produit peut-on agir ? Voilà quelques questions que nous n’al-lons pas soumettre aux élèves mais qui sont au cœur des problèmes liés à une réflexion plus globale sur les matériaux.L’énergie nécessaire au recyclage de l’aluminium est 95 % moins importante que pour le produire à partir de la bauxite. Ce chiffre montre l’intérêt d’utiliser dans ce cas le matériau recyclé.

RemarqueLe carbone n’est pas spécifiquement défini dans le manuel. Il convient au professeur de présenter cet élément et matériau en fonction des demandes des élèves.La double page donne deux exemples de l’utilisation du carbone : ce document (doc. 2) qui présente une utilisation de ce matériau et le document de la page suivante (doc. 4) qui permet de montrer comment il peut être produit.

1. Déterminez les différentes opérations nécessaires à l’élaboration de l’aluminium.L’aluminium est élaboré à partir d’un minerai appelé bauxite contenant de l’alumine ou oxyde d’alu-minium.L’alumine extraite de la bauxite est chauffée jusqu’à l’état liquide puis traitée par électrolyse pour obtenir de l’aluminium liquide. L’aluminium liquide est coulé pour être solidifié sous forme de lin-gots.

2. Indiquez la part que représente l’énergie dans le coût de mise à disposition de l’aluminium.La part de l’énergie est de 29 % dans le coût de mise à disposition de l’aluminium.

3. Expliquez l’intérêt du recyclage sur le coût de mise à disposition de ce matériau.L’aluminium recyclé est élaboré à partir de matériaux collectés et triés provenant d’objets usagés, et non de bauxite. L’énergie utilisée est 95 % moindre que celle nécessaire à l’électrolyse initiale per-mettant d’obtenir de l’aluminium à partir de l’alumine fondue.

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Ces deux éléments montrent une diminution des coûts, en particulier pour l’énergie. Toutefois, le recyclage demande d’autres types de coût comme ceux nécessaires pour la collecte et le tri des maté-riaux.Globalement la part énergétique est un atout très important en faveur du recyclage de l’aluminium.

Les filières de valorisation des matériaux u

Doc. 3 Le recyclage de bouteilles de polyéthylène téréphtalate (PET) en fibre textileLes extraits de films placés sur le cédérom de l’élève ont été fournis par la société Valorplast (http://www.valorplast.com), spécialisée dans l’information des collectivités et du monde de l’éducation sur le recyclage des plastiques, la formation des centres de tri et le suivi de la qualité des plastiques triés, la logistique des balles plastiques entre les centres de tri et les usines de recyclage en Europe, la commercialisation des balles de plastique triées, le suivi des tonnages et des contrats avec les collectivités pour le versement du prix de reprise des plastiques, la recherche de nouveaux débouchés et accréditation des recycleurs et le conseil pour l’éco-conception des bouteilles et flacons plastiques. L’ensemble de ses missions en font un acteur important du recyclage de matières plastiques tourné vers l’information en direction des enseignants.Le site de la société Eco-emballage (http://www.ecoemballages.fr) constitue également une source d’information appréciable. Comme celui du Comité Technique pour le Recyclage des Emballages Plastiques (http://www.cotrep.fr/).

1. Réalisez un schéma permettant de décrire les différentes étapes du recyclage de bouteilles de PET en fibre textile.Le schéma peut prendre plusieurs formes, comme un organigramme. Ci-dessous, un schéma mon-trant la chaîne des opérations. Pour simplifier la question, le schéma peut être donné à compléter ou il peut être suggéré une forme d’organigramme aux élèves.

Collecte et tri

TRI PAR LESCONSOMMATEURS

DANS UNE POUBELLE

Emballageen matériauxrecyclables

(carton, matièresplastiques, métaux)

Bouteilles triéespar type de matièresplastiques et réunies

en balles

Orduresménagères

et emballages

TRIMÉCANIQUEET MANUEL

Régénération des bouteilles de PET

LAVAGEBROYAGE

Paillettes deplastique propres

Paillettes des bouteillesséparées de celles

des bouchons

Bouteillestriées par typede matériaux

et réuniesen balles

TRI PARGRAVITÉ

Recyclage en fibre de polyester

PRODUCTIONDE FIBRE

PAR EXTRUSION

Fibresde polyesterressemblantà du coton

Balles de fibresde polyester

Paillettesprovenant

des bouteilles

CONDITIONNEMENTEN BALLES

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2. Indiquez l’utilisation faite des fibres de polyester produites.Les fibres sont utilisées comme matériaux de bourrage pour des couettes et des oreillers ou pour réaliser des nappes de matériau polyester non tissé.

Doc. 4 Le recyclage de bois traités en carboneLa « chartérisation » des poteaux en bois traité est tout à fait spécifique. C’est un procédé développé et mis au point par la société Thermya : http://www.chartherm.com/french/chartherm/procede/drte1.htmlCe processus n’est pas sans rappeler celui de la production de charbon de bois qui est obtenu en carbo-nisant du bois en atmosphère pauvre en oxygène. Ce procédé permet de retirer du bois son humidité et toute matière végétale ou organique volatile, afin de ne laisser que le carbone et quelques minéraux.Ce document a pour but de montrer aux élèves un exemple de filière mise au point à partir d’un besoin spécifique : le recyclage de bois « sali » par des produits chimiques. Le procédé génère la production d’un matériau pouvant servir de combustible ou entrer dans la réalisation d’autres objets comme des électrodes d’électrolyse pour l’élaboration de l’aluminium (voir doc. 2 page 42).

RemarquesLe bilan énergétique (a) peut présenter des difficultés si l’élève ne prête pas bien attention à l’intitulé de chaque ligne du tableau (énergies consommées et produites).Lors de la distillation (chartérisation), une partie de l’énergie produite par la réaction chimique est réutilisée, d’où une production de 810 kilowattheures par tonne de bois.Lors de la séparation les 1 890 kilowattheures correspondent au carbone produit comme l’indique la légende du tableau : « Équivalent à 250 kg de charbon ayant un pouvoir calorique de 6 500 cal/Kg » (et non kcal comme indiqué dans la première édition). Soit 27 214 J/kg.Le pouvoir énergétique de 250 kg de charbon est alors de 27 214 × 250 = 6 803 500 J.Soit en Kilowattheures 6 803 500/3 600 = 1 889,86 kW/h ≈ des 1 890 kilowattheures indiqués dans le tableau.

1. Indiquez les étapes de recyclage des bois traités.Les étapes de recyclage des bois traités sont le broyage du bois, la distillation qui produit le carbone et la séparation qui purifie le carbone.

2. Relevez quelle quantité de carbone est produite.La quantité de carbone produite est de 290 kg pour 1 000 kg de bois sales broyés.

3. Expliquez le bilan énergétique positif de ce retraitement.Le bilan énergétique de ce retraitement est positif car lors de la distillation, une partie de la chaleur produite est réutilisée dans le processus, mais surtout parce qu’il y a production de carbone qui est un produit combustible susceptible de fournir 1 890 kilowattheures pour une tonne de bois qui est dès lors valorisée.

Bilan (manuel page 44)Le résumé reprend les principales notions du programme induites par les compétences (connaissan-ces et capacités), à savoir :

les propriétés des matériaux et les caractéristiques économiques permettant de les classer selon –une propriété simple en fonction de contraintes à satisfaire ;

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mettre en place et interpréter un essai ; –vérifier la capacité d’un matériau à satisfaire une propriété et mettre en relation le choix d’un –

matériau en fonction de son coût et de sa capacité de valorisation.L’aide-mémoire montre comment le cycle de vie du matériau intervient dans le cycle de vie des pro-duits eux-mêmes.Les critères de choix sont indiqués. Ils préfigurent la démarche qui sera mise en œuvre en classe de troisième pour « identifier les propriétés pertinentes des matériaux à prendre en compte pour répon-dre aux contraintes du cahier des charges » de l’objet à l’étude et « justifier le choix d’un matériau au regard de contraintes de réalisation ».Les mots-clés correspondent aux connaissances du programme. Leur définition est donnée dans le lexique de l’annexe 11 pages 122-123.

Je vérifie que j’ai bien appris (manuel page 45)

Je classe, de manière qualitative, plusieurs matériaux selon une propriété u

simple imposée par les contraintes que doit satisfaire l’objet technique.1. La transparence d’une matièreClassez ces gobelets en plastique selon leur aspect de transparence.Le deuxième gobelet étant le plus transparent, il permet une comparaison avec ceux situés de chaque côté. Du moins transparent au plus transparent, le classement est : 4 – 3 – 1 – 2.

Je mets en place et j’interprète un essai pour mettre en évidence une propriété u

électrique ou thermique donnée.

2. Vérifier la conductibilité électriquea. Indiquez par un schéma et une légende la manière dont vous procéderiez pour faire cet essai.

[1]

[2a]

[2b]

1,95 ΩΩ

ΩΩ

Le contrôleur électrique [1] est utilisé en position ohmmètre.Les deux pointes tests sont placées respectivement aux deux extrémités du fil enroulé sur une bobine [2a] et [2b].Le résultat indique la valeur de la résistance du fil en ohms.

L’opération est renouvelée pour chaque bobine de fil.Les pointes tests peuvent être munies d’une pince crocodile afin d’assurer une bonne liaison électrique avec les extrémi-tés du fil.

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b. À partir des résultats donnés, classez les matériaux selon leur conductibilité électrique, du moins conducteur au plus conducteur.

Matériaux 1 Fer 2 Zinc 3 Aluminium 4 Cuivre

Résistance (Ω) 1,95 1,20 0,56 0,35

Je vérifie la capacité de matériaux à satisfaire une propriété donnée. u

3. L’aptitude au façonnagea. Déterminez quelles propriétés doit avoir le matériau qui compose cette pièce.Le matériau qui compose cette pièce doit être :

pliable ou thermopliable ; –usinable, c’est-à-dire susceptible d’être coupé. –

b. Indiquez quels types d’essais peuvent être pratiqués pour s’assurer de la capacité du matériau à satisfaire ces propriétés.Les essais pouvant être pratiqués pour s’assurer de la capacité du matériau à satisfaire ces proprié-tés sont :

des essais de thermopliage en faisant varier les conditions de mise en œuvre et en vérifiant la –qualité du pli obtenu ;

des essais de perçage, de cisaillage et de poinçonnage pour déterminer les conditions de réalisa- –tion des trous cylindriques et du débit du brut de la pièce avant façonnage.

Je mets en relation le choix d’un matériau pour un usage donné, son coût et sa u

capacité de valorisation.4. Le choix d’un matériau d’un revêtement de surfacea. Indiquez, en justifiant votre réponse, la propriété physique que vous privilégiez.La propriété physique privilégiée est la dureté pour limiter les rayures.

b. Relevez le matériau le plus facilement valorisable.Le matériau le plus facilement valorisable est le matériau C.

c. Expliquez le matériau que vous choisiriez en fonction de ces propriétés physiques, de son coût et de sa capacité de valorisation.Matériau C mais B peut être acceptable.Seuls les matériaux B et C peuvent être retenus. En effet le matériau A possède une dureté plus faible. La réponse dépend de la qualité privilégiée entre le coût et la capacité de valorisation.Compte tenu de la faible différence de coût, le matériau C correspond mieux à celui recherché car c’est celui dont la capacité de valorisation est la meilleure.

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Je réinvestis mes compétences (manuel pages 46-47)5. L’étude comparative de trois modèles de casserole à partir d’une documentationa. À partir de leur description et du tableau, classez les trois casseroles de la plus lourde à la moins lourde par estimation de leur poids.En admettant que les casseroles ont les mêmes dimensions, les seules données qui varient sont la masse volumique et l’épaisseur de la casserole (celle de cuivre est deux fois moins épaisse).Ces données permettent de prévoir que le classement doit être :1 La casserole en fonte car la masse volumique de la fonte (7 000 kg/m3) est moindre que celle du cuivre mais la casserole est deux fois plus épaisse ;2 La casserole en cuivre qui est la casserole la moins épaisse mais dont la masse volumique est la plus grande des trois (8 400 kg/m3) ;3 La casserole en aluminium dont la masse volumique est la plus faible (2 700 kg/m3). Même avec un volume double de celui de la casserole en cuivre, elle demeure la moins lourde.

b. À l’aide du tableau, expliquez le commentaire sur l’aptitude de chaque casserole à transmettre la chaleur aux aliments.

A) Les casseroles en fonte permettent une répartition progressive de la chaleur.

La fonte, avec 100 W/m, possède la valeur de conductibilité thermique la moins élevée des trois matériaux constituant les casseroles. La chaleur n’est pas conduite directement vers les aliments mais il se produit une répartition progressive, propice à une cuisson douce.

B) Les casseroles en cuivre permettent une grande rapidité de chauffe.

Avec une conductibilité thermique de 390 W/m, le cuivre est le maté-riau le plus conducteur des trois. Il est donc normal qu’il soit choisi pour procurer une grande rapidité de chauffage des aliments.

C) Les casseroles en aluminium offrent une chauffe rapide.

L’aluminium avec 237 W/m possède une valeur de conductibi-lité thermique intermédiaire entre la fonte et le cuivre. Le chauffage des aliments est « rapide » mais pas « très rapide » comme indiqué pour le cuivre.

c. Indiquez l’intérêt d’utiliser un matériau différent pour réaliser le manche des modèles A et B. L’intérêt d’utiliser un matériau différent pour réaliser le manche d’une casserole est de constituer un isolant thermique vis-à-vis de la casserole elle-même. C’est le cas pour :

la casserole en fonte dont le manche en bakélite a une conductibilité thermique de 1,4 W/m seu- –lement ;

la casserole en cuivre dont le manche en bronze a une conductibilité thermique de 50 W/m. Cette –conductibilité est plus faible que le cuivre mais pas suffisante pour constituer un véritable isolant thermique. L’usage d’un gant est donc recommandé pour saisir le manche d’une telle casserole.

d. Indiquez quel peut être le lien entre le prix de vente et le coût de mise à disposition du matériau.Si l’on considère que les coûts de fabrication, de transport, de commercialisation sont identiques pour toutes les casseroles, alors le lien peut être une variation du prix de vente en fonction du coût de mise à disposition du matériau.L’aluminium est dans ce cas le moins cher. Ce qui est vrai.

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Le cuivre est plus cher que la fonte mais avec un écart de coût de mise à disposition plus grand que le prix de vente ne le montre. Au prix du matériau, la casserole en fonte devrait être bien moins chère.

6. L’étude comparative de trois modèles de casserole à partir d’une expérimentationa. Expliquez la manière de classer les trois modèles, du plus lourd au mois lourd.Les casseroles sont pesées à l’aide de la balance. Les variations pouvant être constatées par rapport à l’estimation faite dans l’exercice 5 proviennent du poids des manches. La bakélite a une masse volumique faible vis-à-vis de celle du bronze.

b. Expliquez, à l’aide d’un schéma et d’une légende, l’expérience permettant de rendre compte de la propagation de la chaleur à intervalles réguliers pour un modèle de casserole (mesure à la base et au milieu du manche).

Un thermocouple est placé sur la casserole à la base du manche. Un second est fixé au milieu du manche.La casserole remplie d’eau est placée sur une plaque chauffante électrique.À intervalles réguliers, la température de chaque point est relevée. Ceci permet de constater la varia-tion des temps de montée en température entre les deux points.

c. Après avoir fait les expériences, selon les consignes données par votre professeur, justifiez les résultats obtenus en fonction des données sur chaque matériau et des réponses apportées à l’exer-cice n° 5.L’élève doit comparer les résultats obtenus à partir de la conductibilité de chaque matériau. Il doit conclure qu’effectivement l’expérience permet de constater des différences de température entre la casserole et son manche en fonction de la nature du matériau.Remarque : L’expérience ne peut être faite valablement qu’en sacrifiant une casserole pour pouvoir fixer les thermocouples à l’aide d’une colle à base de silicone. La casserole ainsi appareillée est placée sur une plaque chauffante. On relève les mesures à intervalles réguliers. Certains thermomè-tres, même bas de gamme, font ce type de relevé automatiquement.

7. Essai de déformation d’un matériaua. Décrivez l’essai pratiqué en indiquant précisément le protocole et la valeur mesurée.

Chaque échantillon de matériau à tester est identique. –Il comporte deux perçages espacés de 104 mm. –L’échantillon d’un matériau étant positionné sur le support, un poids de 500 g est placé en son –

milieu.Une mesure réalisée à l’aide d’un réglet permet de déterminer la valeur de la déformation (flèche) –

provoquée.

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b. Pratiquez les essais à partir de l’animation proposée sur votre cédérom, et relevez les résultats dans un tableau.

RÉSULTATS DES TESTSRemarque : Sur l’animation proposée dans le cédérom, le réglet peut être déplacé vers le centre pour effectuer la mesure par différence.

Matériau Épaisseur en mm Déformation en mm

Matière plastique – PVC expansé 2 mm 1 mm

Matière plastique – PVC expansé 1 mm 1,5 mm

Matière plastique – Polypropylène 2 mm 3 mm

Matière plastique – Polypropylène 1 mm 4,5 mm

Métal – Tôle acier 1 mm 0,5 mm

c. Indiquez les matériaux correspondant à la contrainte fonctionnelle à respecter.Les matériaux correspondant à la contrainte fonctionnelle à respecter sont :

matière plastique PVC expansé de 2 mm ; –tôle acier d’1 mm. –

d. Sachant que, pour des contraintes de sécurité, le matériau doit être isolant électrique, déterminez le matériau le plus adapté.Des matériaux suffisamment rigides, seul le PVC expansé est un matériau isolant. C’est donc ce matériau qui doit être choisi et non le métal qui est conducteur électrique.

8. Le choix des matériauxa. Montrez que les portails présentés correspondent à la même fonction d’usage.Il s’agit de quatre portails à deux battants de 3,5 m de large. Ils ont la même fonction d’usage.

b. Déterminez les opérations nécessaires pour procéder à la valorisation de chaque modèle en fin de cycle de vie (démontage, filière de traitement de chaque matériau) (aide annexe 9, pages 118-119 du manuel).Un portail est constitué de trois sous-ensembles :

structure (cadre) ; –panneaux pleins ; –éléments de serrurerie. –

Si ces trois éléments sont constitués d’un même matériau, il n’y a pas nécessité de démonter l’objet, ce qui représente un gain de temps et constitue une facilité de valorisation.En revanche, si les matériaux qui constituent les sous-ensembles sont différents, il est nécessaire pour valoriser chacun de procéder au démontage de l’objet, ce qui peut constituer un frein à sa valo-risation.

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Les schémas ci-dessous résument les réponses attendues : démontage puis valorisation de chacun des matériaux.

Portail aluminiumSéparation

des matériaux(démontage)

Panneaux en aluminium

Éléments de serrurerie en acier

Traitement pour un recyclage


Portail PVC pleinSéparation


Traitement pour un recyclageou Incinération et récupération

de la chaleur dégagée.


Traitement pour un recyclageCadre en aluminium

Panneaux matière plastique (PVC)


Portail fer 3,5 mPas de démontage

Panneaux en tôle de feret serrurerie en acier


Portail bois 3,5 mSéparation


Structure et panneauxbois méranti rouge


Incinération et récupérationde la chaleur dégagée


c. Déterminez le modèle le plus difficile à valoriser.Le portail en PVC est le modèle le plus difficile à recycler car il est composé de trois matériaux ce qui nécessite :

plus de démontage que les autres modèles ; –le recours à trois filières de valorisation ; –le recyclage d’une matière plastique plus difficile que les métaux ou le bois. –

d. Recherchez sur Internet l’origine de la certification FSC sur les bois et expliquez son rôle dans la disponibilité de ce matériau.Le site de référence est celui de l’association internationale FSC-France gestion durable du bois : http://www.fsc-france.org/Le Forest Stewardship Council (FSC ou Conseil de Soutien de la Forêt) est un écolabel, qui assure que la production d’un produit à base de bois (ex. meuble) a respecté des procédures censées garantir la gestion durable des forêts.En garantissant une gestion du bois respectueuse de l’environnement et des femmes et des hommes qui travaillent dans cette filière, l’écolabel assure une pérennité à la forêt correspondant à l’esprit du développement durable.

e. Relevez le modèle le plus sensible à la corrosion et indiquez l’entretien nécessaire pour chacun des autres modèles.Le modèle le plus sensible à la corrosion est le portail en fer car il rouille.

Portail aluminium Pas d’entretien particulier. Il peut être repeint pour des raisons esthétiques.

Portail en fer Sensible à la corrosion, il doit recevoir un traitement spécifique et être peint pour le protéger avec une peinture antirouille.

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Portail en PVC Aucun entretien nécessaire.

Portail en bois Le vernis satiné doit être réappliqué assez souvent.

f. Déterminez les composantes du coût du portail PVC plein.Les composantes du coût du portail PVC plein sont essentiellement liées à la structure du portail et aux matériaux qui le composent.La fabrication du portail impose :Coût matière :

aluminium pour la structure ; –PVC pour les panneaux ; –achat d’éléments de serrurerie. –

Coût main-d’œuvre :réalisation du cadre en aluminium ; –réalisation des panneaux en PVC ; –montage des panneaux sur le cadre ; –montage des éléments de serrurerie. –

g. Dressez un tableau comparatif des différents modèles en indiquant pour chacun les matériaux puis en appréciant les avantages ou les inconvénients selon les critères suivants : poids ; prix ; faci-lité d’entretien ; facilité de valorisation.Les réponses apportées par les élèves peuvent varier. On vérifiera leur cohérence par rapport aux infor-mations données dans l’énoncé de l’exercice et aux réponses apportées aux questions précédentes.

Modèle Matériaux Poids Prix Entretien Valorisation

Aluminium Aluminium, acier + – ++ ++

Fer Fer, acier – ++ – ++

PVC PVC, aluminium, acier ++ + ++ –

Bois Bois, acier + + + +

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chapitre

4 Le choix d’une énergie pour un usage

Ce chapitre est dans la continuité des capacités traitées en 6e et en 5e. Il aborde deux nouvelles capacités, l’une liée à la quantité d’énergie consommée et l’autre à la gestion de l’énergie. Les connaissances associées à ces capacités sont l’« efficacité énergétique », la « gestion de l’énergie » et sa « régulation ».Comme le précise le programme, cette approche conduit l’élève à une sensibilisation aux problèmes environnementaux et au développement durable. Il est également précisé que les capacités traitées au cours de cette approche doivent prendre en compte les conséquences économiques, sociales et environnementales.

Capacités disciplinairesIndiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet technique. • [Socle -

Domaine 3]Comparer les quantités d’énergie consommée par deux objets techniques.• Identifier dans la chaîne de l’énergie les composants qui participent à la gestion de l’énergie et du •

confort.

Compétences du socle communDomaine 3

Connaître les différentes formes d’énergie et leur utilisation. Savoir que l’énergie se transforme • d’une forme en une autre, peut revêtir des formes différentes et se transformer de l’une à l’autre.

Savoir que la production d’objets techniques nécessite la maîtrise de l’énergie et de la matière.• Éléments du socle exigibles en fin de quatrième : Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet technique. Faire un croquis du circuit d’alimentation énergétique dans un objet technique.

Les pages d’ouverture du chapitre (manuel pages 48 et 49)Les trois documents permettent d’introduire les capacités traitées dans ce chapitre en sensibilisant l’élève sur le gaspillage énergétique, la quantité d’énergie consommée dans le monde et son usage.

Je m’interroge1. Indiquez le gaspillage énergétique produit par les lampes à incandescence. (Doc. 1)La légende du document précise que seulement 10 % de l’énergie consommée par une lampe à incandescence sert à l’éclairage, le reste (90 %) est gaspillé en chaleur.

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2. Proposez une autre solution technique permettant de consommer moins d’énergie pour un même niveau d’éclairage. (Doc. 1)L’autre solution est d’utiliser des lampes dont le maximum d’énergie consommée est restitué en lumière. Au cours de ce chapitre, des exemples de ce type de lampe sont présentés.

3. Relevez l’évolution de la quantité d’énergie consommée entre 1970 et 2010. (Doc. 2)La quantité d’énergie consommée entre 1970 et 2010 a plus que doublé ; elle est passée de moins de six milliards de Tep à plus de douze milliards de Tep.

4. Indiquez quelles sont les trois principales sources d’énergie utilisées. (Doc. 2)Les trois principales sources d’énergie utilisées sont le pétrole, le gaz et le charbon.

5. Proposez des solutions permettant de réduire la consommation en énergie destinée au chauffage et à l’éclairage. (Doc. 3)Deux types de solutions sont possibles, celles consistant à utiliser de nouvelles technologies consom-mant moins d’énergie (ampoules fluo, chaudière à condensation…) et celles limitant la consomma-tion (réduction de la température de chauffage, isolation, lumière naturelle…).

1. La nature des énergies (manuel pages 50 et 51)Quelle est la nature des énergies utilisées pour faire fonctionner un objet ?

Cette double page est directement liée à la capacité disciplinaire « Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet technique » et à celle du socle « Faire un croquis du circuit d’alimentation énergétique dans un objet technique ».Le programme précise que le niveau d’approfondissement de la capacité disciplinaire est de niveau 2 (Je sais en parler).La page de gauche concerne les objets techniques produisant et transformant de l’énergie. La page de droite concerne les objets techniques produisant un effet à partir d’une énergie.

La production d’énergie u

Doc. 1 La production d’énergie à partir de ressources naturellesCe document est extrait d’un site (www.energiedouce.com) qui distribue aux particuliers et aux pro-fessionnels des produits dans le domaine des énergies renouvelables et des économies d’énergie.Ce document présente une installation mixte solaire et éolienne produisant 2 500 à 5 000 Wh d’éner-gie quotidienne. Ce type d’installation est destiné à des régions ventées et/ou ensoleillées.Il permet d’alimenter des appareils électriques en 24 V et 220 V. Cette installation est composée de panneaux solaires (640 watts) et d’une éolienne (500 watts) qui permet de recharger en permanence des batteries 24 volts. Le convertisseur (3 000 watts) appelé aussi onduleur permet de fournir du courant alternatif 230 volts à partir des batteries. Les panneaux fournissent de 2 000 à 2 500 Wh d’énergie par jour et l’éolienne fournit selon le vent, de 0 à plus de 5 000 Wh par jour. Les batteries peuvent stocker près de 5 800 Wh d’énergie. Cette installation est équipée de régulateurs qui contrô-lent la charge de la batterie automatiquement.Le graphique présent dans ce document met en évidence la nature des énergies utilisées à l’entrée et à la sortie de chaque élément constituant cette installation.

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CHAPITRE 4 Le choix d’une énergie pour un usage

1. Indiquez les deux ressources naturelles utilisées pour produire de l’énergie électrique.Les deux ressources naturelles utilisées pour produire de l’énergie électrique sont le vent et le rayon-nement solaire.

2. Précisez l’intérêt de relier en série deux batteries de 12 V.La liaison en série de deux batteries de 12 V permet d’obtenir une tension de 24 V.

3. Citez le nom des deux éléments protégeant la batterie contre les surcharges.Les deux éléments protégeant la batterie contre les surcharges sont des régulateurs.

4. Précisez le nom du système permettant d’obtenir une tension alternative de 220 volts à partir d’une tension continue de 24 V.Le système permettant d’obtenir une tension alternative de 230 volts à partir d’une tension continue de 24 V est appelé ici un convertisseur.Il est possible de continuer l’exploitation de ce document en demandant aux élèves de proposer un autre système technique permettant de produire de l’électricité et pouvant être relié à cette installa-tion dans le cas de manque de vent et de soleil. Il est en effet possible de relier ce système à un groupe électrogène fonctionnant avec un carburant comme de l’essence.

L’utilisation de l’énergie pour faire fonctionner un objet technique u

Doc. 2 L’énergie pour produire un sonCe document met en évidence une transformation d’énergie. Le graphique montre la nature des éner-gies utilisées à l’entrée et à la sortie de l’ensemble constitué par la bobine et l’aimant.

1. Précisez la nature de l’énergie qui alimente le haut-parleur.La nature de l’énergie qui alimente le haut-parleur est électrique.

2. Indiquez la solution technique utilisée pour transformer un signal électrique en son.Lorsque la bobine est parcourue par un signal électrique correspondant à un son, elle déplace un aimant auquel la membrane en carton est reliée. L’énergie mécanique ainsi produite fait vibrer l’air et produit un son.

Doc. 3 L’énergie pour faire fonctionner un portail automatiqueCe document met en évidence plusieurs transformations d’énergie. Le graphique montre la nature des énergies utilisées à l’entrée et à la sortie de chaque élément de ce portail automatique.Attention : tous les portails n’utilisent pas la même solution. Des systèmes d’aspect et de forme identiques utilisent une autre solution technique avec une vis sans fin reliée à un moteur électrique à la place de la pompe et du vérin.L’animation présente sur le cédérom permet d’illustrer le fonctionnement d’un vérin double effet comme celui présenté dans ce document.

1. Indiquez les trois conversions d’énergie nécessaires pour ouvrir le portail à partir de l’alimenta-tion électrique.Les trois conversions d’énergie nécessaires pour ouvrir le portail à partir de l’alimentation sont :

la conversion d’une énergie électrique en une énergie mécanique à l’aide d’un moteur ; –la conversion d’une énergie mécanique en une énergie hydraulique à l’aide d’une pompe ; –la conversion d’une énergie hydraulique en une énergie mécanique à l’aide d’un vérin. –

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2. Citez un autre système fonctionnant avec de l’énergie hydraulique.Ce type d’énergie a été vu en 6e, elle est souvent utilisée dans des systèmes de levage (pelle mécani-que), certains ascenseurs et dans le système de freinage de nombreux véhicules (voiture, moto…).

3. Après avoir visualisé l’animation de votre cédérom, expliquez à l’aide d’un schéma le principe de fonctionnement du vérin en indiquant le sens de circulation de l’huile quand le portail s’ouvre et se ferme.

2. L’efficacité énergétique (pages 52 et 53 du manuel)Comment comparer les quantités d’énergie consommée par deux objets ?

Cette double page est liée à la capacité : « Comparer les quantités d’énergie consommée par deux objets techniques » et sa connaissance associée « efficacité énergétique » avec un niveau d’appro-fondissement de valeur 2.Il faudra être vigilant lors du cours à ne pas confondre la notion d’efficacité énergétique et celle de rendement qui n’est pas demandée dans le programme.Une définition de l’efficacité énergétique est proposée dans le lexique : « Pour un objet technique, rapport entre l’énergie récupérée utilement pour assurer la ou les fonctions de service attendues et la quantité d’énergie utilisée pour le faire fonctionner. »Le rendement est le rapport entre l’efficacité réelle de la machine et l’efficacité théorique maximale qu’on peut attendre d’elle. Le rendement a toujours une valeur comprise entre 0 et 1 (ou 0 et 100 %), alors que selon le système, l’efficacité énergétique peut prendre n’importe quelle valeur positive.

La comparaison de l’efficacité énergétique u

Doc. 1 La mesure de la quantité d’énergie consommée par une lampeL’expérience montrée dans ce document utilise un luxmètre, cet appareil peut être comparé à une photorésistance associée à un ohmmètre. L’unité traditionnelle de mesure est le lux, qui correspond à la lumière portée par une flamme de bougie à 1 mètre de distance.

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Si cette expérience est réalisée en classe, il est important de choisir des lampes ayant le même cône d’éclairage.

1. Précisez les unités utilisées pour la mesure de la luminosité et de la consommation électrique.L’unité utilisée pour mesurer la luminosité dans l’expérience est le lux et l’unité utilisée pour mesurer la consommation électrique est le watt.

2. Précisez l’importance pour cette expérience de toujours placer le luxmètre et la lampe au même endroit.Il est essentiel de toujours conserver les mêmes conditions lors de cette expérience pour pouvoir comparer l’efficacité énergétique des différentes lampes.

3. Indiquez la lampe dont l’efficacité énergétique est la meilleure.La lampe dont l’efficacité énergétique est la meilleure est la lampe à DEL.Pour approfondir cette notion d’efficacité énergétique, il est possible de demander si l’on peut en déduire que la lampe à DEL permet d’éclairer sept fois mieux une pièce d’habitation que la lampe à halogène et quelle expérience pourrait être envisagée pour le vérifier. Il faudrait alors mesurer l’éclai-rage de la pièce en faisant des relevés à l’aide d’un luxmètre à différents points précis de la pièce où se trouve la lampe.

Doc. 2 La comparaison de l’efficacité énergétique de deux lave-lingeCe document montre deux étiquettes énergie de lave-linge. Ce type d’étiquette a été conçu pour per-mettre de comparer la consommation électrique des appareils. Elle indique notamment leur niveau d’efficacité énergétique, c’est-à-dire leur niveau de consommation comparé à celui d’appareils simi-laires présents sur le marché. Cette étiquette constitue une véritable fiche d’identité de l’appareil et permet de choisir l’équipement le plus performant et donc de maîtriser sa facture d’électricité.Ces étiquettes sont obligatoires depuis 1995 pour les appareils électroménagers et depuis 2006 pour les voitures. Elles sont également mises en place pour les logements depuis 2007, dans le cadre des diagnostics de performance énergétique obligatoires à l’occasion de toute vente et de toute location. Elles ont pour vocation de s’étendre à tous les produits qui consomment de l’énergie.

1. Indiquez le lave-linge ayant la meilleure efficacité énergétique.Le lave-linge ayant la meilleure efficacité énergétique est le modèle Lavore.

2. Calculez pour chaque lave-linge la consommation d’énergie correspondant à un kilogramme de linge.La consommation d’énergie correspondant à un kilogramme de linge pour le modèle :

Lavore est : 0,95 kWh/cycle/5 kg = 0,19 kWh/kg de linge ; –Rapid est : 0,96 kWh/cycle/ 4,5 kg = 0,213 kWh/kg de linge. –

3. Justifiez le classement de ces lave-linge en catégories A et B alors que la différence de consom-mation d’énergie est minime.Le classement n’est pas fait à partir de la consommation totale d’énergie par cycle (0,95 kWh/cycle et 0,96 kWh/cycle) mais sur la consommation d’énergie par cycle et par kilogramme de linge.L’échelle de classement montre qu’une consommation de 0,19 kWh/kg de linge permet au modèle Lavore d’être classé en catégorie A et qu’une consommation de 0,213 kWh/kg de linge permet au modèle Rapid d’être classé en catégorie B.

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4. Précisez quelle incidence peut avoir la température de l’eau sur la consommation en énergie d’un lave-linge.La température de l’eau peut faire varier considérablement la consommation en énergie d’un lave-linge. L’eau est en effet chauffée à l’aide d’une résistance électrique.

L’amélioration de l’efficacité énergétique u

Doc. 3 Une limitation des pertes d’énergieComme le montre cet extrait de publicité, un moyen simple d’augmenter l’efficacité énergétique d’un produit est de couper son alimentation en énergie quand il n’est pas utilisé. Ce fabricant propose plusieurs dispositifs permettant de limiter la consommation de ses téléviseurs tout en conservant un certain confort pour l’utilisateur.

1. Relevez la consommation annuelle que représentent les appareils laissés en veille pour une famille de quatre personnes.La consommation annuelle que représentent les appareils laissés en veille pour une famille de quatre personnes peut aller jusqu’à 700 kW/h.

2. Listez les trois innovations technologiques de ce téléviseur qui permettent d’améliorer son effica-cité énergétique.Les trois innovations technologiques de ce téléviseur qui permettent d’améliorer son efficacité éner-gétique sont :

un interrupteur d’alimentation facilement accessible ; –un détecteur de mouvement qui désactive la télévision quand personne ne la regarde ; –un capteur de lumière qui ajuste automatiquement la luminosité de l’écran. –

3. Citez des appareils électroniques de votre environnement qui consomment de l’énergie alors qu’ils ne sont pas utilisés.De nombreux appareils qui consomment de l’énergie alors qu’ils ne sont pas utilisés peuvent être cités comme les ordinateurs, les imprimantes, les consoles de jeu, les chaînes hi-fi, les lecteurs de DVD, les téléphones…

Doc. 4 Le bilan énergétique de la France en 2007Ce document publié par Direction Générale de l’Énergie et des Matières Premières, Observatoire de l’Énergie, met en évidence l’ensemble des pertes entre l’énergie primaire et l’énergie utile.

1. Indiquez combien il a fallu de millions de tonnes d’équivalent pétrole d’énergie primaire pour obtenir 125 millions de Tep d’énergie « utile ».Il a fallu 278,4 millions de tonnes d’équivalent pétrole d’énergie primaire pour obtenir 125 millions de Tep d’énergie « utile ».

2. Proposez un exemple d’énergie pouvant illustrer chaque type d’énergie (primaire, finale, utile).Exemple d’énergie primaire : pétrole, gaz, charbon… –Exemple d’énergie finale : électricité, essence, gaz… –Exemple d’énergie utile : chaleur, froid, lumière, force motrice… –

3. Donnez un exemple de perte d’énergie.Les pertes d’énergies sont nombreuses, raffinage, réseau de transport, perte en chaleur (90 % de pertes en chaleur pour les lampes à incandescence), rendement de moteurs…

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3. La gestion du confort et la régulation de l’énergie (pages 54 et 55 du manuel)Quels sont les composants qui participent à la gestion de l’énergie et du confort ?

Dans la continuité des capacités traitées en 6e et 5e liées à la chaîne d’énergie, cette double page introduit les connaissances de gestion de l’énergie et de régulation. Ces connaissances sont dans les programmes associées à la capacité : « Identifier dans la chaîne de l’énergie les composants qui participent à la gestion de l’énergie et du confort. » Le niveau d’approfondissement de cette « connais-sance/capacité » est de valeur 1.

La gestion du confort par la régulation de la chaîne d’énergie u

Doc. 1 Les thermostats de chauffageCe document présente trois systèmes de régulation de chauffage : le premier agit sur la circulation de l’eau, les deux autres sur l’alimentation électrique.

1. Expliquez le manque de confort pour l’utilisateur qui utilise un radiateur non équipé de thermostat.Avec un radiateur non équipé de thermostat, l’utilisateur doit le commander directement. Quand il a trop froid il doit le mettre en fonctionnement et quand il a trop chaud il doit arrêter son fonctionne-ment. Ceci impose à l’utilisateur de se déplacer physiquement pour effectuer les réglages lorsqu’il a trop chaud ou trop froid. L’inertie d’un chauffage fait qu’il ne s’arrête pas instantanément de chauf-fer, de même que la production de chaleur n’est pas instantanée.

2. Indiquez pour quelle raison les thermostats permettent de faire des économies d’énergie.Sans thermostat il est probable que le chauffage dépasse la température de confort souhaitée. Il consomme alors de l’énergie inutilement.

3. Précisez si l’utilisation d’un seul thermostat (a, b et c) permet de réguler la température de toute une maison.Un thermostat lié à un radiateur ne permet de réguler la température que dans la pièce où il se trouve.

4. Précisez l’avantage de l’utilisation d’un thermostat d’ambiance programmable par rapport à un simple thermostat.L’utilisation d’un thermostat programmable par rapport à un simple thermostat permet de préciser à l’avance les périodes de chauffage et de fixer les températures souhaitées. Il régule le chauffage de toutes les pièces d’une maison.Un exemple de programmation d’un régulateur de chauffage est présenté page 88 du manuel.

La régulation dans la chaîne d’énergie u

Doc. 2 La régulation d’un système de chauffage central au gazCe document met en évidence dans une chaîne d’énergie de chauffage central au gaz deux systèmes de régulation qui agissent directement sur les blocs fonctionnels de distribution de l’énergie.

1. Identifiez les deux dispositifs de régulation présents dans ce système de chauffage.Les deux dispositifs de régulation présents dans ce système de chauffage sont :

un thermostat d’ambiance programmable ; –un thermostat. –

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2. Indiquez le rôle du thermostat d’ambiance programmable sur cette chaîne d’énergie.Le rôle du thermostat d’ambiance programmable sur cette chaîne d’énergie est de réguler la distri-bution du gaz vers le brûleur de la chaudière.

3. Indiquez l’emplacement des robinets thermostatiques.Les robinets thermostatiques sont situés à l’arrivée d’eau chaude sur chaque radiateur de cette ins-tallation de chauffage.

L’utilisation des équipements de confort u

Doc. 3 La réduction de la consommation d’énergieCe document est extrait d’une publication de l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Éner-gie (ADEME). Il informe les particuliers et les entreprises sur les systèmes consommateurs d’énergie et donne également des conseils pour utiliser de manière raisonnée ces appareils.

1. Calculez la différence de consommation de ces deux familles en présentant vos résultats sous la forme d’un tableau.

Différence de consommation par postes entre les 2 familles en kWh/an

Chauffage 4 050

Lavage 1 392

Froid 964

Loisirs-culture 680

Cuisson 360

Bureau (Informatique) 360

Éclairage 330

Total 8 136

2. Indiquez le poste (cuisson, éclairage…) le plus consommateur d’énergie.Le poste le plus consommateur d’énergie est celui du chauffage.

3. Citez pour chaque poste une solution permettant de réaliser des économies d’énergie.

Solutions pour chaque poste permettant de réaliser des économies d’énergie

Chauffage Double vitrage –Radiateurs eau douce (gaz) –Température < 20 °C –

Lavage Lessive à 40 °C –Vaisselle programme éco –Pas de sèche-linge –

Froid Réfrigérateur – congélateur européen –

Loisirs-culture TV, magnétoscope, décodeur, chaîne Hi-Fi éteints –

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Cuisson Gaz et plaques A* –Usage modéré de la pyrolyse –

Bureau (Informatique) Ordinateur éteint et débranché –Imprimante jet d’encre –

Éclairage Lampes basse consommation –

4. Calculez le coût en énergie électrique de ces deux familles (Sur la base de 0,13 €/kWh).Total famille gaspi : 10 855 kWh/an × 0,13 €/kWh = 1 411,14 €.Total famille économe : 2 719 kWh/an × 0,13 €/kWh = 353,47 €.

Bilan (pages 56 du manuel)Le bilan est directement lié aux capacités à acquérir. Concernant la chaîne d’énergie, il est précisé en plus des années précédentes la notion de régulation qui agit directement sur la fonction de distribu-tion de l’énergie. Pour illustrer ce bilan, il est possible de consulter l’annexe 7 page 116 qui présente sous forme d’un schéma de nombreux exemples de conversions d’énergie.

Je vérifie que j’ai bien appris (page 57 du manuel)J’indique la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet technique. u

1. Les énergiesa. Indiquez la nature de l’énergie utilisée pour faire fonctionner ces objets.

b. Indiquez la nature de l’énergie produite par ces objets.

c. Indiquez, pour chaque objet, l’action attendue par l’utilisateur.

AscenseurLampe

de pocheGrille-pain

Table de cuisson

ÉoliennePanneau

photovoltaïqueMoulin

Nature de l’énergie utilisée pour faire fonctionner l’objet

Énergie électrique



Énergie chimique (combustible fossile : gaz)

Énergie éolienne (vent)

Énergie rayonnante (Soleil)

Énergie hydraulique (Eau)

Nature de l’énergie produite par ces objets

Énergie mécanique

Énergie rayonnante

Énergie thermique

Énergie thermique

Énergie mécanique (transformée ensuite en énergie électrique)


Énergie mécanique

L’action attendue par l’utilisateur

Se déplacer dans les étages

Éclairer Griller du pain

Cuire des aliments

Produire de l’énergie électrique

Produire de l’énergie électrique

Moudre du grain

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Je compare les quantités d’énergie consommée par deux objets techniques. u

2. La consommation des moniteursa. Indiquez la signification des termes « mode arrêt » et « mode actif ».Le « mode actif » signifie que l’écran est en fonctionnement, une image est affichée sur l’écran.Le « mode arrêt » signifie que l’écran n’est pas en fonctionnement, aucune image n’est affichée sur l’écran. Ce mode est également appelé « mode veille ».

b. Précisez le type d’écran (CRT ou LCD) qui consomme le plus d’électricité.Les écrans CRT (Cathode Ray Tube) consomment le plus d’électricité.

c. Comparez la consommation des deux écrans LCD 17’’ dans les deux modes et précisez celui ayant la plus grande efficacité énergétique.Le moniteur LCD de 17’’ entrée de gamme consomme plus d’électricité par an (82 kWh/an) que le moniteur LCD de 17’’ économique (62 kWh/an). Leur consommation en mode « actif » est identique, c’est dans le mode « arrêt » que leur consommation est différente. C’est le moniteur LCD de 17’’ entrée de gamme dans le mode « arrêt » qui consomme plus d’électricité.C’est donc le moniteur LCD de 17’’ économique qui a la plus grande efficacité énergétique.

J’identifie dans la chaîne d’énergie les composants qui participent à la gestion u

de l’énergie et du confort.3. La gestion de l’énergie et du confortRepérez, dans cette liste, les dispositifs qui participent à la gestion de l’énergie. Vous pouvez répon-dre sur votre cédérom.

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4. La régulation de l’eau chaude d’une douchea. Indiquez à quels numéros correspondent les dispositifs de régulation de cette installation de dou-che : Thermostat de température de l’eau – Robinet thermostatique – Limiteur de débit d’eau fixe.Numéro 1 : Thermostat de température de l’eau.Numéro 2 : Robinet thermostatique.Numéro 3 : Limiteur de débit d’eau fixe.

b. Citez un dispositif de régulation :qui agit de manière autonome ; –sur lequel l’utilisateur peut agir en prenant une douche. –

Le dispositif de régulation qui agit de manière autonome est le thermostat de température de l’eau.Le dispositif de régulation sur lequel l’utilisateur peut agir en prenant une douche est le robinet thermostatique.

c. Ouvrez le schéma de la chaîne d’énergie de cette installation et indiquez les fonctions assurées (alimenter, distribuer, convertir) par les différents éléments qui la composent.

Je réinvestis mes compétences (pages 58 et 59 du manuel)5. Le fonctionnement d’une centrale hydrauliquea. Indiquez la nature de l’énergie utilisée pour produire de l’énergie électrique.La nature de l’énergie utilisée pour produire de l’énergie électrique est l’énergie hydraulique.

b. Donnez le nom de l’élément qui permet de faire tourner l’alternateur.L’élément qui permet de faire tourner l’alternateur est la turbine.

c. Reproduisez le schéma ci-dessous en indiquant les transformations d’énergies (mécanique - électrique – hydraulique) nécessaires pour produire de l’électricité à partir d’un barrage.

Énergieélectrique

Transformateur

(élévation de latension électrique)

Électricitétransportée

par des ligneshaute tension

Énergieélectrique

Alternateur

Énergiemécanique

Turbine

Énergiehydraulique

Énergiehydraulique

Eauretenue

avecun barrage Conduites

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d. Après avoir observé l’animation de votre cédérom, précisez un élément dont dépend la puissance de la centrale.La puissance de la centrale dépend de la hauteur du niveau d’eau et de la quantité d’eau stockée par le barrage.

e. Proposez un autre procédé que l’énergie hydraulique permettant de faire tourner un alternateur.Pour produire de l’électricité avec un alternateur, il faut qu’il puisse être entraîné en rotation. Pour les éoliennes, c’est le vent, pour les centrales thermiques ou nucléaires, c’est de l’eau qui est chauffée et c’est la vapeur de l’eau sous pression qui fait tourner une turbine.

6. Le fonctionnement d’un réfrigérateura. Reproduisez le schéma ci-dessous en indiquant la fonction (alimenter, distribuer, convertir) des principaux éléments d’un réfrigérateur.

Énergiehydraulique

Énergiethermique

Énergieélectrique

Énergieélectrique

Énergieélectrique

Filélectrique

Thermostat Moteuret compresseur

Condenseur(évacuation

chaleur)

Alimenter Distribuer Convertir Convertir

Énergiethermique

Évaporateur(absorption

chaleur)

Refroidissementde l’intérieur

du réfrigérateur

Convertir

Fixer la température souhaitée

Réfrigérateurraccordé

à une priseélectrique

b. Expliquez le rôle du thermostat et précisez sa place.Le thermostat est situé à l’intérieur du réfrigérateur. Si la température à l’intérieur du réfrigérateur est supérieure à la température souhaitée, il commande la mise en fonctionnement du moteur associé au compresseur.

c. Après avoir observé l’animation du cédérom, expliquez à l’aide de deux croquis le principe techni-que qui permet de compresser un fluide à partir d’un moteur. Ce croquis doit indiquer le sens de déplacement des principales pièces mécaniques et le sens de circulation du fluide.

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RemarquePour approfondir le fonctionnement d’un réfrigérateur il est possible de visionner une animation de son fonctionnement sur : http://www.youtube.com/watch?v=uiw4CoHioPs&hl=fr

7. La consommation et le coût en énergie d’un poste informatique

a. Calculez la consommation d’un poste informatique en veille.Total de la consommation en veille d’un ordinateur :15 + 10 + 5 + 10 + 5 = 45 W/h = 0,045 kW/h.

b. Calculez le coût horaire de l’énergie consommée quand le poste informatique est en veille.Sachant que le tarif de base EDF est de 0,13 € le KW/h, cela nous donne un coût horaire de : 0,045 × 0,13 = 0,00585 €.

c. Calculez pour une année le coût d’un poste informatique en utilisation normale (8 heures par jour).Coût d’un poste informatique en utilisation normale (8 heures par jour) :0,026 × 8 × 365 = 75,92 €.

d. Calculez pour une année le coût d’un poste informatique en veille (16 heures par jour).0,00585 × 16 × 365 = 34,16 €.

e. Proposez une solution permettant de limiter la consommation automatiquement quand l’utilisa-teur n’utilise pas son poste informatique.Un système automatique de mise en veille permet de limiter la consommation. Il est possible sur certains appareils de programmer cette mise en veille dès que l’appareil n’est pas utilisé pendant un certain temps.

f. Proposez une solution technique ne consommant aucune quantité d’énergie quand l’ordinateur n’est pas utilisé.La seule solution est de l’éteindre complètement.

8. Les économies d’énergiesLe guide « Maîtrisons l’énergie en faisant le plein d’économies » indique une quinzaine de proposi-tions permettant de réduire la consommation d’énergie. Ce guide met en évidence que cette réduction de consommation d’énergie est bénéfique pour la planète et permet aussi de réduire les dépenses des familles.

a. Précisez le pourcentage d’énergie économisée si la température de chauffage est baissée de un degré. (Proposition 4)La baisse de un degré de la température de chauffage permet de diminuer de 7 % la facture d’énergie donc de réaliser une économie d’énergie du même pourcentage.

b. Précisez l’économie financière réalisée par un individu prenant quotidiennement une douche à la place d’un bain pendant un an. (Proposition 7)L’économie financière totale peut aller jusqu’à 403 € par an dont 241 € pour le chauffage de l’eau.

c. Proposez une autre possibilité que l’énergie électrique pour chauffer l’eau permettant de faire des économies.L’autre possibilité est l’utilisation du rayonnement solaire venant chauffer l’eau à l’aide d’un pan-neau solaire. Une autre possibilité est la géothermie.

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d. Indiquez quels sont les deux organismes ayant participé à la rédaction de ce guide.Les deux organismes ayant participé à la rédaction de ce guide sont l’ADEME (Agence De l’Environne-ment et de la Maîtrise de l’Énergie) et la fondation Nicolas Hulot.

e. Listez les trois parties dans lesquelles sont regroupées les quinze propositions.Les trois parties dans lesquelles sont regroupées les quinze propositions pour économiser l’énergie sont l’habitat, l’équipement de la maison, et les déplacements.

f. Indiquez la part du budget consacré par les familles à l’énergie pour l’habitat et les transports.En 2006, les familles consacraient 3,8 % de leur budget à l’énergie domestique, c’est-à-dire à l’éner-gie consommée à la maison, et 3,5 % de leur budget pour les carburants et les lubrifiants de leurs véhicules.

g. Indiquez l’élément de l’habitat qui consomme le plus d’énergie en France.L’élément de l’habitat qui consomme le plus d’énergie en France est le chauffage.

h. Relevez les deux propositions liées à l’habitat qui permettent de faire le plus d’économies.Les deux propositions liées à l’habitat qui permettent de faire le plus d’économie sont l’isolation de la maison et l’utilisation d’énergies renouvelables (vent, soleil…).

i. Indiquez si ces propositions peuvent engendrer une perte de confort pour l’utilisateur.Ces propositions permettent de faire des économies d’énergie sans engendrer une perte de confort pour l’utilisateur.

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chapitre

5 L’évolution des objets techniques

Ce chapitre aborde l’évolution de l’objet technique. Le programme précise que « cette approche doit permettre à l’élève de prendre conscience que l’évolution de l’électronique et de l’informatique ont permis une évolution dans la réalisation des objets techniques qui nous entourent conduisant l’homme à vivre dans un meilleur confort avec une meilleure maîtrise des énergies ».On abordera tout d’abord l’adaptation des objets techniques aux besoins et à la société, ce qui per-mettra, en analysant différentes solutions techniques prises à des époques différentes, de prendre en compte l’évolution des besoins de l’homme, mais aussi d’aborder l’évolution des énergies, des maté-riaux, des goûts et des techniques de réalisation.On abordera ensuite cette évolution des solutions techniques en identifiant les solutions non-méca-nisées, mécanisées et automatiques et informatisées, pour également réfléchir au sens de ces évo-lutions.

Capacités disciplinairesAssocier l’utilisation d’un objet technique à une époque, à une région du globe. • [Socle - Domaine 5]Comparer les choix esthétiques et ergonomiques d’objets techniques d’époques différentes. •

[Socle - Domaine 5]Repérer, dans les étapes de l’évolution des solutions techniques, la nature et l’importance de •

l’intervention humaine à côté du développement de l’automatisation. [Socle - Domaine 3]

Éléments du socle exigibles en fin de quatrièmeDomaine 3 : Décrire les solutions constructives.• Domaine 5 : Identifier la diversité des civilisations et des sociétés.• Domaine 5 : Situer et connaître les grandes périodes de l’histoire de l’humanité.•

Les pages d’ouverture du chapitre (manuel pages 60 et 61)Il s’agit ici de s’interroger sur une action : aspirer de la poussière. On observera différents objets techniques et solutions techniques de 1907 au XXIe siècle, pour aborder les trois capacités. Ces docu-ments permettront : d’associer l’utilisation d’un objet technique à une époque, de comparer les choix esthétiques et ergonomiques à des époques différentes et de repérer l’importance de l’intervention humaine à côté du développement de l’automatisation. On pourra donc, en toute logique, se référer à ces objets techniques tout au long du chapitre.

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Je m’interroge1. Identifiez les énergies qui permettent le fonctionnement de ces trois aspirateurs.L’aspirateur du document 1 fonctionne avec une énergie mécanique. Ce n’est d’ailleurs pas le premier aspirateur de l’histoire. En 1901, Booth inventa un appareil destiné à aspirer la poussière, constitué d’un système tracté par des chevaux, utilisant un moteur fonctionnant à l’énergie thermique et qui aspirait depuis l’extérieur des habitations grâce à de longs tuyaux.Les deux autres aspirateurs fonctionnent avec l’énergie électrique. On peut visionner les vidéos concernant le robot aspirateur, pour bien montrer aux élèves le fonctionnement de cet appareil, qui n’est pas encore très courant. Ces vidéos peuvent également servir de support lors d’études de sys-tèmes automatisés (chapitres 6 et 7).

2. Recherchez, pour chaque aspirateur, le nombre de personnes nécessaires à son utilisation.Il fallait deux personnes pour utiliser l’aspirateur du document 1, puis une personne pour le suivant et enfin, personne pour le dernier. Cela sensibilise l’élève à l’importance de l’intervention humaine à côté du développement de l’automatisation.

3. Repérez, pour chaque aspirateur, les évolutions qu’il a apportées par rapport à l’objet précédent.Cette question n’appelle pas de réponse précise, toutefois, on a des éléments de réponses avec les questions précédentes. On peut aussi comparer les choix esthétiques, la facilité d’utilisation, les matériaux utilisés…

1. L’adaptation des objets techniques à l’évolution de la société (pages 62 et 63 du manuel)Quels sont les facteurs d’évolution des objets techniques ?

Deux facteurs semblent essentiels dans cette évolution. Tout d’abord, l’adaptation aux besoins et aux cultures, puis l’adaptation aux progrès scientifiques et techniques. Ces deux facteurs sont la décli-naison de la connaissance : Adaptation aux besoins et à la société.

L’adaptation des objets techniques aux besoins et aux cultures u

Doc. 1 Deux intérieurs à des époques et dans des pays différentsCes deux documents ont été choisis pour viser la capacité « associer l’utilisation d’un objet technique à une époque, à une région du globe ». On peut en effet, à partir de ces deux intérieurs, associer des objets techniques utilisés en fonction d’une époque, XIXe siècle ou XXe siècle, et d’une région du globe, France et Japon.Les écomusées, présents dans de nombreuses régions de France, pourront également proposer des supports intéressants pour la classe.

1. Identifiez les fonctions de la pièce et de la cheminée (a).La pièce est une « pièce à vivre ». On y dormait et on y prenait les repas en famille. La cheminée est un objet technique permettant le chauffage de la pièce et la cuisson des aliments. On pourra égale-ment faire réfléchir les élèves sur la position des meubles dans la pièce et leur justification : Pourquoi utilisait-on des bancs au lieu de chaises ? Pourquoi y avait-il une horloge ? Pourquoi la table est-elle près de la cheminée ?

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CHAPITRE 5 L’évolution des objets techniques

2. Repérez les éléments qui font que cette salle à manger peut changer d’usage (b).Les réponses sont dans le texte. Une pièce à tatamis dispose de cloisons amovibles et de mobilier réduit et facilement transportable, on peut donc aisément en changer l’usage.

3. Énoncez des différences entre votre lieu de vie et ceux de ces documents.Les différences sont nombreuses :

Lieu de vie des élèves Habitation rurale du XIXe siècle Intérieur japonais du XXe siècle

Logement divisé en pièces –spécifiques.

Une seule pièce à vivre. – Certaines pièces ont une fonction –qui change grâce à des panneaux coulissants.

Ameublement adapté –à la fonction de chaque pièce.

Ameublement réduit, en bois, –lourd et volumineux.

Ameublement réduit et facilement –transportable.

La cheminée permet –un chauffage d’appoint.

La cheminée permet le chauffage –de la pièce et la cuisson des aliments.

(pas d’indication dans le document sur le mode de chauffage)

Les murs sont peints, – décorés, tapissés…

Les murs sont bruts, en pierre. – Les murs, qui sont souvent des –cloisons amovibles, sont très sobres.

L’adaptation des objets techniques aux progrès scientifiques et techniques u

Doc. 2 Des fers à repasser de différentes époquesLe fer à repasser est un objet courant, qui fait partie de l’environnement de l’élève. On pourra réunir différents modèles en classe pour illustrer le cours. Les évolutions sur cet objet sont simples, visibles, mesurables et facilement compréhensibles. Ils sont l’illustration d’inventions dans le domaine des énergies, des matériaux et des procédés de fabrication.Il existe un musée du lavage et du repassage à Verneuil en Bourbonnais, dans l’Allier, et le professeur pourra se documenter sur les différents appareils ayant existé sur le site du musée : http://museelr.chez.com/index.htm

1. Citez les différentes énergies utilisées pour le fonctionnement de ces fers à repasser.On entend par « fonctionnement » l’apport de la source de chaleur et pas le déplacement du fer sur les vêtements.Les deux premiers fers (doc. a et b) utilisent l’énergie thermique. Les fers c et d utilisent l’énergie électrique.

2. Justifiez l’utilisation du bois, puis de la matière plastique pour la poignée des fers à repasser.Il fallait utiliser un manche isolant thermique. Dans le cas du fer (doc. a), la personne qui le saisis-sait chaud le faisait avec un chiffon. On a ensuite isolé thermiquement le manche en le réalisant en bois, puis en matière plastique lorsqu’elle a été inventée et qu’il y a eu la possibilité de la produire.

3. Citez deux évolutions du fer à repasser électrique (entre c et d).Les évolutions sont les suivantes :

Le cordon électrique qui à l’origine se fixait sur le fer lors de chaque utilisation devient fixe. –L’invention du thermostat pour réguler la température. –L’invention du fer à vapeur. –

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L’utilisation de la matière plastique pour le corps du fer destinée à en réduire le poids et améliorer –l’isolation.

L’amélioration de l’ergonomie du fer. –

4. Indiquez l’avantage du moulage par rapport au forgeage pour la fabrication d’objets techniques.Le moulage, contrairement au forgeage, permet une réalisation sérielle (en grand nombre). Ce qui sous-entend que l’objet devient d’un usage courant et est utilisé massivement dans de nombreux foyers.

2. Les évolutions esthétiques et ergonomiques d’un objet technique (pages 64 et 65 du manuel)Comment l’esthétique et l’ergonomie influencent-elles l’évolution des objets techniques ?

Cette double page vise la capacité « Comparer les choix esthétiques et ergonomiques d’objets tech-niques d’époques différentes ». On montrera tout d’abord l’influence de l’esthétique sur l’évolution, puis celle de l’ergonomie. La notion de design sera abordée, car l’esthétique et l’ergonomie en sont les composantes.

L’influence de l’esthétique sur l’objet technique u

Doc. 1 Des téléphonesLe téléphone, inventé en 1876 par Bell, est un objet technique qui a fait preuve de nombreuses évo-lutions esthétiques. Les évolutions concernant les matériaux et les solutions techniques ne seront pas développées dans cette partie, mais pourront être à l’origine d’un questionnement avec les élèves.

1. Comparez l’esthétique de ces trois téléphones.

Téléphone début XXe siècle Téléphone 1940 Téléphone 2009

Cordon électrique de diamètre important, donc peu discret.

Cordon électrique de diamètre réduit par rapport au précédent.

Plus de cordon électrique.

Socle imposant en bois avec des moulures.

Socle en bakélite, assorti au combiné.

Socle discret.

Bois et métal. Bakélite noire. Cadran rotatif. Matières plastiques noires et métallisées. Aspect brillant. Cadran lumineux.

Forme imposante. Forme plus réduite. Forme discrète.

2. Recherchez d’autres objets techniques usuels, ayant un design identique à celui de ce téléphone (c).Les objets peuvent être pris dans de nombreux domaines :

Téléphones portables –Lecteurs MP3 ou MP4 –Télécommandes d’appareils divers –Ordinateurs –Téléviseurs à écrans plats –Tables de cuisson… –

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L’influence de l’ergonomie sur l’objet technique u

Doc. 2 Des siègesLes sièges, depuis leur création, ont toujours été des objets techniques innovants dans le domaine de l’ergonomie. Ils sont à l’origine de recherches visant à adapter la posture sur un poste de travail.

1. Repérez les éléments du siège destinés au confort de l’utilisateur (a et b).Les éléments du siège destinés au confort de l’utilisateur sont :

les accoudoirs ; –le dossier ; –les bras évasés pour permettre aux femmes de s’asseoir avec des robes encombrantes. –

2. Identifiez les éléments d’esthétique sur chaque siège.Ces éléments combinés au confort et à l’ergonomie pourront être l’illustration du design.

Caquetoire en noyer sculpté Siège ergonomique

Sculptures sur le dossier et les accoudoirs –Éléments de marqueterie sur le dossier –

et le devant du siège

Structure de l’ensemble en aluminium –Roulettes transparentes –Forme harmonieuse –Coussin noir sur l’assise et le dossier –

3. Repérez des différences entre la caquetoire et le siège sur lequel vous êtes assis en classe.Les réponses peuvent varier selon l’équipement de la salle, toutefois, on pourra distinguer :

les matériaux ; –pas d’accoudoirs ; –une forme plus légère pour le siège de l’élève. –

4. Identifiez les pièces permettant les mouvements d’oscillation (b).Les réglages au niveau de l’oscillation pourront s’effectuer sous l’assise et sur le côté de celle-ci.

3. Les étapes de l’évolution des techniques (pages 66 et 67 du manuel)Quelles sont les grandes étapes de l’évolution des techniques ?

Cette double page vise la capacité « Repérer dans les étapes de l’évolution des solutions techniques la nature et l’importance de l’intervention humaine à côté du développement de l’automatisation » et la connaissance « Évolution des solutions techniques ». On observera tout d’abord des objets non mécanisés, puis mécanisés et enfin automatisés et informatisés. Le programme précise que « la mise en évidence des évolutions permette également de réfléchir au sens de celles-ci », il sera donc intéressant que les élèves réfléchissent à ce sens : évolution sociale, confort, gain de temps…

L’époque préindustrielle et les objets techniques non-mécanisés u

Doc. 1 Un moulin à café manuel inventé vers les années 1700Le moulin à café est aussi un objet courant qui a subi plusieurs évolutions. On pourra faire constater aux élèves que cet objet est moins vendu aujourd’hui qu’au XXe siècle, car pour améliorer le confort, le café est vendu déjà moulu.

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1. Justifiez le fait que ce moulin à café est non-mécanisé.Ce moulin à café est non mécanisé car il utilise l’énergie de l’utilisateur pour fonctionner (faire tour-ner la manivelle qui actionne le broyeur).

2. Recherchez et classez chronologiquement les actions de l’utilisateur (savoir-faire) de ce moulin pour obtenir du café moulu à partir de grains de café.L’utilisateur doit :

Placer les grains de café dans le réceptacle près du broyeur. –Fermer la partie du couvercle pivotante. –Actionner la manivelle. –Ouvrir le tiroir pour recueillir le café moulu. –

La mécanisation des objets techniques u

Doc. 2 Des machines à laver le lingeLa machine à laver le linge est aussi un objet technique qui a beaucoup évolué et qui illustre parfai-tement le passage de solutions techniques non mécanisées à des solutions techniques mécanisées, puis automatisées.

1. Identifiez si les fonctions techniques « agitation du linge », « chauffage de l’eau », « vidange » et « essorage » sont assurées par des solutions techniques mécanisées ou non (a et b).

Machine des années 1920 Machine des années 1950

Agitation du linge Mécanisée Mécanisée

Chauffage de l’eau Non mécanisé Mécanisé

Vidange Non mécanisée Non mécanisée

Essorage Non mécanisé Mécanisé si les deux rouleaux sont actionnés par le moteur électrique (ce qui semble être le cas sur la photo).Non mécanisé si les rouleaux sont actionnés manuellement comme sur la vidéo.

2. Repérez sur la vidéo « machine à laver le linge 1955 » une fonction technique mécanisée et une autre non mécanisée.On repère que l’agitation du linge est mécanisée, alors que l’essorage est non mécanisé.

L’automatisation et l’informatisation des objets techniques u

Doc. 3 Des tondeuses à gazonLa tondeuse est un objet technique qui devient automatisé, au même titre que l’aspirateur (voir ceux des pages d’introduction 60 et 61 du manuel). Les vidéos permettront avec de courtes séquences filmées de bien voir le fonctionnement de cet objet technique et permettront de répondre aux ques-tions 3, 4 et 5.

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1. Repérez les énergies permettant le fonctionnement de chaque tondeuse.La tondeuse thermique fonctionne grâce à un moteur thermique (bruyant et polluant à l’utilisation) et la tondeuse automatique fonctionne grâce à un moteur électrique et des batteries (peu bruyant et propre à l’utilisation).

2. Listez toutes les tâches que doit accomplir l’utilisateur de la tondeuse thermique.Les tâches sont :

Mettre en place le bac récupérateur. –Mettre la tondeuse en service avec la mise en route du moteur. –Activer l’auto-traction. –Guider la tondeuse. –Arrêter la tondeuse. –Vider le bac de récupération d’herbe coupée. –

Après avoir visionné les vidéos, on pourra également demander à l’élève de lister les opérations qu’accomplit la tondeuse automatique pour réaliser une tonte. Ces vidéos pourront également être réutilisées dans les chapitres 6 et 7.

3. Identifiez en quoi la tondeuse automatique apporte un confort à l’utilisateur par rapport à la tondeuse thermique.La tondeuse automatique apporte un confort à l’utilisateur par rapport à la tondeuse thermique, car il n’a pas besoin d’être présent et actif lorsque celle-ci est en fonctionnement.

4. Identifiez la fonction du câble périphérique et la forme du trajet qu’effectue la tondeuse automa-tique pour tondre.Le câble périphérique permet de délimiter la zone de tonte et de créer des « barrières » pour le robot. Le trajet est aléatoire mais toujours rectiligne.

5. Recherchez à quel moment la tondeuse automatique quitte sa station de charge.La tondeuse automatique quitte sa station de charge lorsque ses batteries sont chargées. De même, elle regagnera sa station lorsque les batteries seront déchargées.

Le bilan (page 68 du manuel)Le bilan distingue les facteurs qui participent à l’évolution des objets techniques : besoins, société, modes de vie, choix esthétiques et ergonomiques et évolution des solutions techniques.L’aide-mémoire montre une frise chronologique qui permet de situer simplement le passage des solutions techniques non-mécanisées à mécanisées, puis à automatisées et informatisées.

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Je vérifie que j’ai bien appris (page 69 du manuel)J’associe l’utilisation d’un objet technique à une époque, à une région du globe. u

1. L’utilisation d’un objet technique en fonction d’un lieu ou d’une époqueAssociez les objets suivants à leur époque ou lieu d’invention. Vous pouvez vous aider de l’annexe 10 de votre manuel.

Je compare des choix esthétiques et ergonomiques d’objets techniques u

d’époques différentes.2. La comparaison de deux objets techniquesÀ partir de l’exemple de comparaison de deux gaufriers utilisés à deux époques différentes, réalisez la même analyse pour les robinets, les caméras et les téléviseurs du tableau donné sur votre cédérom.

Objets techniques et époques d’utilisation

Choix esthétiques Choix ergonomiques

Caméra 1950 Bicolore –Forme compacte –Arêtes vives –

Sangle pour la poignée –Manivelle –

Caméra numérique 2000

Bicolore –Forme compacte –Pas d’angles vifs –

Poignée de maintien pour la main en tissu et –sangle pour supporter l’appareil autour du cou

Écran digital amovible –Capuchon d’obturateur fixé à l’appareil –Boutons –

Téléviseur 1970 Quatre pieds –Plusieurs couleurs et matériaux –Forme parallélépipédique volumineuse –

Boutons de commande volumineux –

Téléviseur 2008 Pied central –Couleur noire avec filets argentés –Forme parallélépipédique plate –

Boutons de commande discrets –

Robinet XIXe siècle Matériau métallique avec boutons en porce- –laine pour indiquer l’eau chaude et l’eau froide

Ailettes arrondies sur les boutons de –commande pour faciliter la prise en main

Robinet XXe siècle Matériau métallique brillant –Forme design –

Bouton de commande unique faisant –fonction de mitigeur

Tête du robinet pivotante –

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Je repère, dans les étapes de l’évolution des techniques, la nature et l’im- u

portance de l’intervention humaine à côté du développement de l’automati-sation.

3. L’association d’objets techniques à un type de solutions techniquesAssociez chaque objet technique au type de solutions retenues pour son fonctionnement.

Je réinvestis mes compétences (pages 70 et 71 du manuel)4. Une histoire d’éclairagea. Recherchez dans l’annexe 10 du manuel (pages 120 et 121) l’époque d’utilisation de la lampe à essence.On trouve dans les annexes la date d’invention de la lampe à essence modèle Pigeon : 1884. L’époque d’utilisation est donc la fin du XIXe siècle et le début du XXe siècle.On trouve sur le site http://lampespigeon.chez.com/histori.htm les informations suivantes :« La lampe pigeon est une lampe à essence minérale inventée par Charles Pigeon. En cette fin de XIXe siècle, l’éclairage principal provient des lampes à pétrole et des bougies. Quelques inventeurs avaient bien eu l’idée d’utiliser l’essence carburée pour faire fonctionner une lampe d’éclairage, mais ces lampes n’étaient pas au point et elles étaient surtout très dangereuses pour l’utilisateur.Par des moyens techniques, Charles Pigeon a supprimé tous les dangers liés à l’utilisation de ce combustible, et en 1884, il dépose un brevet pour une lampe garantie inexplosible. La lampe standard n° 1 était née.Cette lampe sera son premier modèle. Il en dessinera beaucoup d’autres jusqu’en 1915, date de sa disparition. »

b. Énoncez la fonction d’usage de ces trois lampes.La fonction d’usage est : Éclairer une surface réduite pour améliorer le confort visuel d’une ou plu-sieurs personnes.

c. Recherchez la fonction de la molette sur la lampe à essence.La molette permet lorsqu’elle est actionnée de remonter la mèche pour la combustion.

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d. Dessinez et complétez un tableau identique à celui proposé dans l’exercice 2 pour comparer les choix esthétiques et ergonomiques de ces trois objets techniques.


Lampe gallo-romaine Éléments décoratifs peints – Poignée –

Lampe à essence Forme du verre –Effets décoratifs sur la collerette –

qui maintient le verre

Molette –

Lampe électrique de chevet Abat-jour et ampoule de forme –sphérique

Aspect blanc et argenté brillant –

Stabilité de l’objet technique –

5. Le chauffage au bois avec un poêlea. Énoncez les fonctions d’usage de ces deux poêles.Les poêles permettent de chauffer une pièce et des aliments en réalisant une combustion du bois.

b. Dites si l’on trouve encore des poêles à bois en fonctionnement dans les écoles de France métro-politaine. Justifiez votre réponse.Non, on ne trouve plus de poêles à bois dans les écoles de France, ils ont été remplacés par des chauffages centraux, pour mieux le réguler et pour le confort des élèves et des enseignants qui n’ont plus besoin de les mettre en fonctionnement.

c. Justifiez que l’on n’ait pas utilisé des poêles à bois dans les écoles des départements de Martini-que et de Guadeloupe.Ces deux départements français se situent dans une région du globe dans laquelle les dispositifs de chauffage sont inutiles, en raison de la température élevée tout au long de l’année. Il n’y a donc jamais eu de poêles dans les écoles de Martinique et de Guadeloupe.

d. Repérez des évolutions concernant l’ergonomie entre les deux poêles.

Poêle ancien Poêle récent

Poignée métallique Poignée anti-brûlures

Pas de compartiment pour le stockage du bois Compartiment pour le stockage du bois

Flamme non visible Flamme visible

Pas de four Four amovible

e. Énoncez les choix esthétiques pour chacun des deux poêles.

Poêle ancien Poêle récent

Noir Bicolore avec choix de couleurs

Porte ajourée avec motifs décoratifs en relief Forme design épurée

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6. Des presse-agrumes [TIC]a. Énoncez des choix esthétiques et ergonomiques sur cet objet technique.


Matériau transparent (verre) –Petits picots décoratifs sur l’extérieur du contenant –

Anse –Bec verseur –

b. Recherchez si cet objet est mécanisé ou non.Cet objet est non mécanisé.

d. Recherchez le format et la taille de ce fichier.Le fichier Word a une taille de 451 ko, c’est un fichier .doc.Le fichier Open office a une taille de 431 ko, c’est un fichier .org

e. Répondez aux sept questions posées.1. Repérez si ces deux objets techniques sont non mécanisés, mécanisés ou automatiques.Le premier objet technique est mécanisé et le second est automatisé.2. Justifiez la rotation bidirectionnelle du cône sur le presse-agrumes électrique.La rotation bidirectionnelle permet de mieux presser le jus du fruit.3. Recherchez un lieu d’utilisation pertinent du presse-agrumes automatique.Il est pertinent d’utiliser le presse-agrumes automatique dans un restaurant, un hôtel ou une collec-tivité.4. Énoncez des choix esthétiques et ergonomiques sur chacun des deux objets techniques.


Presse-agrumes électrique

Formes arrondies –Trois couleurs douces –

Poignée large facilitant –le versement du jus

Socle large –Bec verseur –

Presse-agrumes automatiqueFormes arrondies –Couleurs blanche et orange –

pour rappeler le fruit

Mise en place du verre aisée –Bouton de mise en service –

5. Recherchez le métier et la nationalité de Philippe Starck.Philippe Starck est un designer français, né en 1949.6. Indiquez l’endroit où le verre doit être positionné pour récupérer le jus de fruits.Le verre doit être placé sous la pointe de la partie conique, entre les pieds.7. Énoncez des choix esthétiques et ergonomiques sur cet objet technique.


Forme design –Objet décoratif –Matériau métallique –Cône placé à l’envers par rapport aux presse- –

agrumes classiques

Recueil direct du jus dans le verre –

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7. Des baladeursa. Calculez le nombre d’années qui séparent ces deux inventions.22 années séparent ces deux inventions.

b. Identifiez la fonction d’usage de ces deux baladeurs.La fonction d’usage de ces baladeurs est : Écouter de la musique, seul, avec des écouteurs, sans déranger les personnes de son environnement et en pouvant se déplacer.

c. Calculez le volume de chacun de ces appareils (sans les casques) et comparez-les.Remarque : Il y a une erreur dans la première édition du manuel, les dimensions de l’iPod sont de 40 mm (et non 4 mm) × 27 × 10.

Le walkman 16 cm × 9 cm × 3 cm = 432 cm3 = 432 000 mm3

Le iPod 27 mm × 40 mm × 10 mm = 10 800 mm3

Pour comparer ces deux volumes, il suffit de diviser 432 000 par 10 800.432 000 : 10 800 = 40.Le walkman est donc 40 fois plus volumineux que le iPod.C’est un exemple de miniaturisation, avec des chiffres à l’appui !

d. Comparez les choix esthétiques et ergonomiques de ces deux objets techniques avec leurs cas-ques.


Le walkman Forme parallélépipédique avec angles assez vifs –Bicolore –

Se transporte dans une poche –Casque encombrant –Volume important –

Le iPod Forme parallélépipédique avec angles arrondis –Plusieurs couleurs possibles –

Se clipse sur un vêtement –Casque peu encombrant –Volume très réduit –Touches sensitives –

e. Repérez pour chacun de ces objets techniques s’il s’agit d’un objet non mécanisé, mécanisé ou automatisé.Le walkman est mécanisé et le iPod est automatisé.

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chapitre

6 Les systèmes automatiques

Ce chapitre aborde l’étude des systèmes automatiques en analysant tout d’abord le système par sa représentation fonctionnelle, puis la chaîne d’énergie et enfin la chaîne d’informations.Le programme précise qu’un système automatique est un objet technique complexe pour lequel cer-taines tâches, auparavant exécutées par des opérateurs humains, ont, en tout ou en partie, été transférées dans une unité de traitement et de commande. C’est la logique de fonctionnement d’un système automatique qui est étudiée au travers de la chaîne d’informations et de la chaîne d’énergie. Le programme précise également que l’on pourra utiliser comme supports des systèmes automati-ques réels ou des maquettes en fonctionnement.On identifiera quelques dispositifs d’acquisition de signaux et les formes que ceux-ci peuvent pren-dre, sans faire l’étude de leur fonctionnement, comme le précise le programme.

Capacités disciplinairesÉtablir un croquis du circuit d’alimentation énergétique et un croquis du circuit informationnel •

d’un objet technique. [Socle - Domaine 3]Repérer, à partir du fonctionnement d’un système automatique, la chaîne d’informations (acquérir, •

traiter, transmettre) et identifier les éléments qui la composent.Repérer, à partir du fonctionnement d’un système automatique, la chaîne d’énergie (alimenter, •

distribuer, convertir, transmettre) et identifier les éléments qui la composent.Identifier les modes et dispositifs d’acquisition de signaux, de données.• Identifier la nature d’une information et du signal qui la porte.•

Éléments du socle exigibles en fin de quatrièmeDomaine 3 : Faire un croquis du circuit d’alimentation énergétique dans un objet technique.•

Les pages d’ouverture du chapitre (manuel pages 72 et 73)Il s’agit ici d’introduire le chapitre en montrant quelques systèmes automatiques du domaine du confort et de la domotique, proches de l’environnement de l’élève et sur lesquels on va le faire s’in-terroger. Les questions permettent de soulever des interrogations auxquelles le chapitre se propose de répondre. Cet exercice est plutôt mené à l’oral, même si un temps de réflexion personnelle est conseillé, à la maison par exemple.

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Je m’interroge1. Énoncez les actions que doit effectuer une personne pour utiliser un ascenseur. (Doc. 1)Il s’agit ici de dégager des actions visant à être intégrées dans un programme : Demander l’arrivée de l’ascenseur, pénétrer dans l’ascenseur, sélectionner l’étage…

2. Recherchez l’élément que doit posséder un automobiliste pour pénétrer dans ce parking. (Doc. 2)L’élément est un badge ici mais ce pourrait être un distributeur de tickets. Ce document permettra d’engager la réflexion sur les différents modes d’acquisition de signaux. Le mode d’acquisition du document 1 est en effet différent de celui du document 2.

3. Repérez le nombre de boissons que peut choisir l’utilisateur. (Doc. 3)L’utilisateur aura dix-sept choix de boissons. Ce document permet d’engager une réflexion sur la chaîne d’informations (acquérir des données, les traiter et les transmettre), puisque cette notion est nouvelle pour l’élève.

1. Les systèmes automatisés et leur chaîne d’énergie (pages 74 et 75 du manuel)Quel est le rôle des éléments de la chaîne d’énergie d’un système automatisé ?

Cette double page vise à montrer les fonctions et la structure d’un système automatisé. La réalisation des croquis des circuits d’alimentation énergétique et informationnel permettra de comprendre et d’« entrer » petit à petit dans le système. Système que l’on abordera tout d’abord de façon globale, pour ensuite nommer les fonctions de la chaîne d’énergie et les différents éléments qui la compo-sent.

La représentation fonctionnelle d’un système automatisé u

Doc. 1 Une machine à laver la vaisselleLe choix de ce système, faisant partie de l’environnement de l’élève, lui permettra de réfléchir en termes de ce qui « entre » dans le système et de ce qui « en sort ». Les deux croquis de représentation fonctionnelle seront l’occasion de schématiser l’aboutissement de cette réflexion.

1. Indiquez les températures possibles de chauffage de l’eau et repérez les deux voyants de niveau de matières consommables (a).Les températures possibles de chauffage de l’eau sont : 70°, 65°, 50° et 35°.Les deux voyants sont les deux derniers superposés, à droite des photographies. Ils permettent à l’utilisateur de repérer si des matières consommables doivent être ajoutées (produit de rinçage ou sel régénérant).

2. Énoncez trois actions de l’utilisateur qui seront traitées par le système (c).Cette question vise à la lecture du circuit informationnel. Les actions sont donc : le choix du pro-gramme de lavage, le rajout de matières consommables et la mise en fonctionnement.

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CHAPITRE 6 Les systèmes automatiques

La structure d’un système automatique u

Doc. 2 Un portail automatiséCe document représente un autre système connu de l’élève et que le professeur pourra faire observer par ses élèves, puisqu’une quantité non négligeable d’établissements scolaires disposent de portails automatiques. On identifiera à partir de ce portail les deux parties que sont la chaîne d’informations et la chaîne d’énergie et leurs fonctions respectives. Les notions de « partie commande » et de « par-tie opérative » permettront la compréhension du fonctionnement et seront délaissées au profit des notions de « chaîne d’informations » et de « chaîne d’énergie ».

1. Identifiez les actions attendues par l’utilisateur du portail.L’utilisateur du portail doit pouvoir ouvrir celui-ci avec un badge magnétique ou une télécommande, sans sortir de son véhicule. Il attend aussi que le portail se referme après le passage de son véhicule.

2. Nommez un élément de la partie commande et un élément de la partie opérative de ce portail.La lecture du document permet d’identifier le boîtier de commande comme élément de la partie com-mande et le moteur électrique comme élément de la partie opérative.

Les fonctions techniques d’une chaîne d’énergie u

Doc. 3 Un sèche-mains électriqueLe sèche-mains électrique est un autre système automatisé connu de l’élève et parfois présent dans un collège. Le modèle présenté est un modèle récent, pour lequel on pourra trouver des informations complémentaires sur les sites : www.dyson.com/airblade et www.dysonairblade.fr. Il s’agit avec ce système d’identifier les fonctions techniques (alimenter, distribuer, convertir et transmettre) de la chaîne d’énergie. Par ailleurs, la chaîne d’énergie est connue de l’élève depuis la classe de 5e, où il a pu acquérir la capacité « identifier sur un objet technique, les différents éléments de la chaîne d’énergie et les repérer sur un schéma structurel ».

1. Identifiez la nature de l’énergie d’entrée de ce système (b).La nature de l’énergie d’entrée est électrique.

2. Nommez les quatre fonctions techniques de la chaîne d’énergie d’un système automatique (b).Les quatre fonctions techniques sont : alimenter, distribuer, convertir et transmettre.

3. Repérez l’action du système (a et b).Le système permet le passage de l’état « mains humides » à l’état « mains sèches », il permet donc le séchage des mains. On peut préciser que ce séchage se fait en 10 secondes, avec un filet d’air pulsé à plus de 640 km/h.

Les différents éléments de la chaîne d’énergie u

Doc. 4 Les éléments de la chaîne d’énergie du sèche-mains électriqueIl ne s’agit pas, comme le précise le programme, de faire une liste exhaustive de tous les éléments qui peuvent composer les fonctions techniques d’une chaîne d’énergie, mais bien d’identifier les éléments qui la composent à partir d’observations de systèmes ou de maquettes, pour comprendre la logique globale de leurs fonctionnements.

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Une des particularités de ce sèche-mains est qu’il ne produit pas d’air chaud contrairement aux sèche-mains traditionnels. C’est pour cette raison que cet élément ne figure pas dans la chaîne d’énergie.

1. Nommez les éléments qui assurent les fonctions distribuer, convertir et transmettre (a et b).

Fonctions techniques de la chaîne d’énergie Éléments qui la composent

Distribuer Un régulateur permet l’adaptation de l’énergie d’entrée au fonctionnement du moteur.

Convertir Le ventilateur et le compresseur permettront de trans-mettre cet air pulsé aux fentes.

Transmettre Les gaines et les fentes.

2. Recherchez les rôles respectifs du ventilateur et du compresseur (a et b).Le ventilateur va produire le courant d’air pulsé, grâce à la rotation de ses pales et le compresseur va comprimer cet air pour lui permettre d’atteindre la vitesse attendue de 640 km/h.

2. La chaîne d’informations (pages 76 et 77 du manuel)Comment la partie commande et la partie opérative communiquent-elles ?

Il s’agit dans un premier temps, de montrer que les deux parties d’un système automatisé communi-quent par l’intermédiaire de capteurs, pour ensuite identifier les différents rôles qu’ils peuvent avoir. On pourra ensuite identifier les fonctions techniques de la chaîne d’informations et les éléments qui la composent.

La circulation des informations entre la partie commande et la partie opérative u

Doc. 1 Une station de pompage d’un château d’eauCe document met en évidence, grâce à un schéma simple et une animation du fonctionnement de la station de pompage, le rôle des capteurs et d’un programme dans la circulation des informations entre la partie commande et la partie opérative. Cette animation pourra éventuellement être réutilisée dans le chapitre 7 pour identifier les étapes d’un programme de commande représenté sous forme graphique par le professeur. Il est conseillé de répondre aux questions après avoir vu l’animation.

1. Indiquez le nom du capteur actionné si le flotteur est en position haute.Si le flotteur est en position haute, le capteur actionné sera celui nommé S2.

2. Précisez dans ce cas l’information envoyée par la partie opérative à la partie commande.Dans ce cas, l’information qui sera envoyée par la partie opérative à la partie commande sera l’indi-cation de position du flotteur, dans la partie haute.

3. Précisez, suite à cette information reçue, quel sera l’ordre envoyé au moteur par la partie com-mande.Suite à cette information reçue, l’ordre envoyé au moteur sera son arrêt, puisque le niveau d’eau est maximum dans le réservoir.

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Le rôle des capteurs u

Doc. 2 Un monte-escalier automatiqueLes capteurs permettent d’acquérir des informations par différents procédés. Le système présenté sur ce document permet d’acquérir des informations par contact, pour des raisons de sécurité (arrêt de fonctionnement en cas de rencontre d’obstacle, pour éviter une chute). On pourra observer le fonc-tionnement d’un monte-escalier sur le site www.acornmonteescalier.eu/fr/index.php qui propose une vidéo. Toutefois, il sera intéressant de revenir sur les documents des pages précédentes (portail, sèche-mains électrique et pages d’introduction du chapitre) pour identifier le rôle des capteurs utili-sés et le procédé d’acquisition de l’information. Les élèves pourront utiliser l’annexe 5 page 114 pour identifier le rôle des capteurs existants.

1. Nommez une information acquise par les capteurs de sécurité.Les informations acquises peuvent être : élément qui se coince entre l’escalier et le repose-pied, objet qui dévale l’escalier, chute de l’utilisateur… Toutes ces informations visent à l’arrêt du monte-esca-lier pour la sécurité de l’utilisateur.

2. Identifiez le procédé d’acquisition de l’information de ces capteurs.Le procédé d’acquisition de l’information se fait par contact entre l’élément et le capteur qui provo-quera l’arrêt du système.

Les fonctions techniques d’une chaîne d’informations u

Doc. 3 Un système de lavage automatique de voituresIl s’agit ici, avec un système connu de l’élève, d’identifier les fonctions techniques de la chaîne d’in-formations. L’élève a vu précédemment que le capteur permettait d’acquérir des informations, ces informations doivent être ensuite traitées en fonction d’un programme et communiquées à la partie opérative pour agir sur le système.

1. Nommez les deux actions de l’utilisateur qui seront acquises au début de la chaîne d’informations (a et b).Les deux informations acquises au début de la chaîne d’informations sont le choix du programme et le paiement correspondant au programme choisi. Si ces deux conditions ne sont pas remplies, le système ne fonctionnera pas.

2. Identifiez les trois fonctions de la chaîne d’informations (b).Les trois fonctions sont : acquérir, traiter, communiquer.

Les différents éléments de la chaîne d’informations u

Doc. 4 Des éléments de la chaîne d’informations du système de lavageOn observera un peu plus précisément le fonctionnement de ce système grâce à la vidéo. Toutefois, comme pour la chaîne d’énergie, il ne s’agira pas de nommer tous les éléments possibles pouvant constituer la chaîne d’informations. Les éléments de la chaîne d’informations seront le plus souvent des cartes électroniques, qui ne devront pas être plus détaillées pour l’élève.

1. Identifiez le rôle des capteurs (a et b).Le capteur de présence de la carrosserie permet de connaître le profil de la voiture et de lancer le programme. Le capteur de présence des roues permet de connaître leur position.

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2. Identifiez sur la vidéo « lavage voiture » deux informations reçues par la partie commande à partir des capteurs. Précisez leur effet sur la partie opérative.Les informations reçues sont la présence des roues et de la carrosserie. Leur effet sur la partie opé-rative est le lancement de la rotation des brosses et leur approche (vers les roues) ou leur trajet suivi en fonction du modèle de voiture lavée.Remarque : le capteur de présence de la carrosserie visible dans le doc. 4 et la vidéo ne concerne que le système de séchage.

3. L’acquisition d’informations (pages 78 et 79 du manuel)Comment un capteur acquiert et transmet des informations ?Cette double page sera consacrée à l’identification des modes et dispositifs d’acquisition de signaux et de données et de la forme d’un signal. Le programme précise que l’on n’abordera que les formes liées aux informations analogiques ou numériques. Ces connaissances complexes sont abordées simplement à partir de systèmes connus de l’élève et il faudra se limiter, comme le précise le programme, à des identi-fications de différents dispositifs d’acquisition, sans faire une étude de leur fonctionnement.

Une acquisition de signal optique u

Doc. 1 Un détecteur optique de fuméeLe détecteur de fumée pourra être présent dans le laboratoire. Il détecte un signal optique grâce à la photodiode, uniquement en présence de fumée. Une souris optique d’ordinateur est un autre exemple d’acquisition de signal optique.

1. Nommez les éléments qui constituent le capteur du détecteur de fumée.Les éléments sont la photodiode et la diode électroluminescente.

2. Repérez en quel signal la photodiode transforme le signal optique qu’elle reçoit de la diode.Le signal optique est transformé en signal électrique envoyé vers un buzzer pour émettre un signal sonore et ainsi avertir les occupants de l’habitation du danger.

Une acquisition de données par lecture magnétique u

Doc. 2 Un ticket de métro avec bande magnétiqueLe ticket de métro avec une bande magnétique, ou toute carte de paiement ou de contrôle d’accès (télésièges, téléskis, parking…) permet un enregistrement d’informations sur cette piste magnéti-que, qui sont le plus souvent transformées en signal électrique lors de la lecture.

1. Nommez l’élément du ticket de métro qui émet un signal magnétique.L’élément qui émet un signal magnétique est une piste ou bande magnétique.

2. Identifiez le nom du lecteur du signal magnétique.Le lecteur du signal magnétique est un détecteur de champ magnétique.

Une acquisition de signal par saisie u

Doc. 3 Un système de régulation de chauffage centralCe système automatisé connu de l’élève permet de voir que par saisie, en l’occurrence d’une tempé-rature, on influe sur la mise en service ou non d’une chaudière. L’ascenseur et le distributeur de boissons (pages 72 et 73) sont deux autres systèmes d’acquisition de signaux par saisie.

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1. Indiquez le moyen de saisir une température d’ambiance.La température d’ambiance se saisit avec des touches qui permettent d’augmenter ou de diminuer la température choisie sur le thermostat.

2. Identifiez la grandeur physique mesurée par le régulateur.La grandeur physique mesurée par le régulateur est une température en degrés Celsius.

L’information numérique et l’information analogique u

Doc. 4 Un thermomètre avec capteur de température (thermocouple)Les signaux transmis par un capteur peuvent être de trois types :

Logiques : Ce sont les capteurs TOUT ou RIEN, qui peuvent prendre deux états (0 ou 1), comme les • capteurs de présence par exemple. Ce type de signal n’est pas traité dans le chapitre, car il ne fait pas partie des connaissances du programme.

Numériques : Les signaux de sortie sont sous la forme d’un nombre représentatif du niveau de • l’information d’entrée.

Analogiques : Le signal est une grandeur physique proportionnelle à l’information (grandeur ther-• mique, électrique, force…).

1. Identifiez la forme du signal transmis lors de la prise de température et lors de la lecture du résultat.Le signal transmis lors de la prise de température est un signal analogique. Le signal transmis lors de la lecture du résultat est un signal numérique. Le signal analogique a été transformé en signal numérique.

Le bilan (page 80 du manuel)Le bilan distingue :

la caractérisation des systèmes automatiques ; –les fonctions techniques de la chaîne d’énergie et les éléments qui la composent ; –les fonctions techniques de la chaîne d’informations et les éléments qui la composent. –

L’aide-mémoire permet de repérer les interactions entre les deux chaînes.

Je vérifie que j’ai bien appris (page 81 du manuel)J’établis un croquis du circuit d’alimentation énergétique et du circuit informa- u

tionnel d’un objet technique.1. Les circuits d’information et d’énergie d’un lave-linge Croquis du circuit d’alimentation énergétique Croquis du circuit informationnel

Machineà laverle linge

Transformationde

l’énergie

Énergieélectrique

– Arrivéede l’eau– Chauffagede l’eau– Rotationdu tambour– Vidangede l’eau

Machineà laverle linge

Traitementdes

informations

Actions del’utilisateur

– Programmede lavagechoisi– Matièresconsommablesajoutées– Mise enservice

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Je repère à partir du fonctionnement d’un système automatique la chaîne u

d’énergie et j’identifie les éléments qui la composent.2. La chaîne d’énergie d’une porte automatique de garageb. Tracez de manière schématique l’enchaînement des fonctions techniques d’une chaîne d’énergie.

TransmettreConvertirDistribuerAlimenter

c. Indiquez sous chaque fonction technique l’élément qui la compose.

Poulieet courroie

MoteurCâbles

électriques

Branchement surle réseau électrique

de l’habitation

Je repère à partir du fonctionnement d’un système automatique la chaîne d’in- u

formations et j’identifie les éléments qui la composent.3. La chaîne d’informations d’une porte automatique de garageb. Tracez de manière schématique l’enchaînement des fonctions techniques d’une chaîne d’infor-mations.

CommuniquerTraiterAcquérir


Cartes électroniqueset câbles électriques

Cartesélectroniques

Saisie sur le boîtierde commande

J’identifie les modes et dispositifs d’acquisition de signaux, de données. u

4. Les dispositifs d’acquisition de donnéesAssociez à chaque dispositif d’acquisition, le type de signal qui lui correspond.

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J’identifie la nature d’une information et du signal qui la porte. u

5. La nature d’un signalIndiquez pour chaque affichage s’il s’agit d’une information analogique ou numérique qui est com-muniquée à l’utilisateur.

Cadran d’indicateur de vitesse d’un véhicule

Station météo Balance Balance électronique

Information analogique Information numérique Information analogique Information numérique

Je réinvestis mes compétences (pages 82 et 83 du manuel)6. L’étude d’un détecteur de mouvement dans une piscinea. Dessinez les croquis du circuit d’alimentation énergétique et du circuit informationnel du détec-teur de mouvement.Croquis du circuit d’alimentation énergétique Croquis du circuit informationnel

Détecteurde

mouvement

Transformationde

l’énergie

Énergieélectrique

– Activationde l’alarme– Émissiond’un son

Détecteurde

mouvement

Traitementdes

informations

Actions del’utilisateur

– Activationde l’alarme– Détectiond’un mouvement

b. Tracez de manière schématique les fonctions techniques de la chaîne d’énergie.

TransmettreConvertirDistribuerAlimenter


Circuitélectrique

Circuitélectrique

Circuitélectrique

Connecteurde piles

d. Tracez de manière schématique les fonctions techniques de la chaîne d’informations.

CommuniquerTraiterAcquérir

e. Associez à chaque fonction technique de cette chaîne l’élément qui la compose.

Circuitsélectroniques

Circuitsélectroniques

Sonde

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f. Justifiez l’utilisation de deux systèmes pour une piscine de 6 m × 12 m.La justification peut se faire avec le théorème de Pythagore, qui est au programme de 4e en mathé-matiques :

12 m

8,5 m6 m

6 m Détecteur

Le détecteur qui a un rayon d’action de 7 m, ne pourra pas couvrir l’ensemble de la piscine. Deux détecteurs seront donc nécessaires.Si les élèves n’ont pas encore appris ce théorème au moment de la réalisation de l’exercice, on peut leur faire tracer un rectangle de 6 cm sur 12 cm, positionner le détecteur sur la moitié de la longueur et tracer un cercle de rayon 7 cm et de centre la position du détecteur. On s’aperçoit que le demi-cercle ne recouvre pas la totalité de la surface du rectangle.

7. Le séchage d’une voiture après lavage dans un système automatiqueb. Nommez l’élément qui effectue l’action attendue.L’effecteur est le compresseur et les fentes.

c. Déterminez la position des capteurs permettant à l’effecteur de suivre le profil de la voiture.Les trois capteurs sont positionnés aux deux extrémités du compresseur. Le décalage en hauteur des capteurs permet d’acquérir l’information sur la longueur et la hauteur du véhicule. Le décalage dans le sens de la largeur permet d’acquérir l’information des vitres avant et arrière du véhicule.

d. Indiquez quel est le mode d’acquisition de signal de ce système automatique.Le mode d’acquisition de signal est optique.

8. L’étude d’un détecteur magnétique de véhiculesa. Connectez-vous au site http://www.multiprox.be/fr/538_3455.htm et recherchez les utilisations de ce système.Ce système permet la détection de présence ou d’absence de grands objets métalliques. Il est utilisé dans les cas suivants : systèmes de signalisation d’embouteillage, installations de feux de signali-

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sation, installations à barrière dans des parkings à étages ou sous-sol, portiques de lavage de voitu-res, drive-in de restaurants rapides, détection de camions aux docks d’embarquement ou dans des centres de distribution.

b. Recopiez et complétez le deuxième schéma du fonctionnement du système.

Présence de véhicule

Détecteurde perturbation

Détecte uneperturbation

Ouverture dela barrière

Signal magnétiqueprovenant du champmagnétique terrestre

Remarque : La réponse dépend du document visionné par l’élève. Cette question concerne le site dans le prolongement de la question a. Toutefois, la réponse sera différente si l’élève se réfère à la vidéo de son cédérom. Sur le site de nombreux éléments sont cités comme l’ouverture de la barrière. Sur la vidéo, la présence d’un camion à quai provoque l’allumage d’une lampe rouge à l’intérieur de l’entrepôt.d. Nommez l’élément qui permet d’acquérir les informations.L’élément qui permet d’acquérir les informations est le détecteur magnétique de véhicule.

e. Identifiez l’action attendue par l’utilisateur du système.L’action attendue de ce système est l’allumage d’une lampe à l’intérieur de l’entrepôt pour prévenir de la présence d’un camion.

f. Recherchez une raison pour laquelle la porte de l’entrepôt ne s’ouvre pas à l’arrivée du camion.La porte de l’entrepôt ne s’ouvrira pas à l’arrivée du véhicule pour des raisons de sécurité. La personne responsable devra vérifier si le camion est bien celui attendu pour le chargement ou le déchargement.

g. Recopiez le schéma de la chaîne d’énergie ci-dessous et complétez-le.

TransmettreAlimenter Action

Pas de camionsignalé

Présence d’un camiondétecté par le capteur

Présence d’uncamion signalée

ConvertirDistribuer

Associez à chaque fonction technique de cette chaîne l’élément qui la compose.

Fonctions techniques de la chaîne d’énergie Éléments qui la composent

Alimenter Câbles électriques

Distribuer Détecteur magnétique et carte électronique

Convertir Ampoule électrique

Transmettre Réflecteur, globe autour de la lampe

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Identifiez la nature du signal acquis par le capteur. –Le signal acquis par le capteur est un signal magnétique.

Identifiez la nature de l’information transmise à la lampe dans l’entrepôt. –La nature de l’information transmise à la lampe est une information analogique.

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chapitre

7 La programmation des systèmes automatisés

Ce chapitre concerne comme le précédent l’approche « Communication et gestion de l’information » du programme.Alors que le chapitre 6, après avoir introduit la notion de chaîne d’informations, traite de l’acquisition des informations, ce chapitre est consacré au deux autres fonctions de cette chaîne : Traiter et Com-muniquer. Il consacre donc une large part à la programmation des systèmes automatiques1.Les deux premières parties permettent de familiariser les élèves avec la programmation des systèmes automatisés à l’aide d’une représentation graphique (organigramme), d’un texte (algorithme) ou par le biais des commandes d’une interface. La troisième partie permet de compléter les connaissances acquises dans le chapitre 6 dans le domaine de la transmission des informations (chaîne d’informa-tions) dans le but ici de communiquer des informations ou transmettre un signal. En effet, le pro-gramme utilise l’appellation « transmettre » et dans la chaîne d’énergie et dans la chaîne d’informa-tions. Il nous est apparu nécessaire d’opérer un distinguo pour faciliter le repérage et l’expression des élèves, c’est pourquoi le manuel indique « communiquer » et non « transmettre » comme troisième fonction de la chaîne d’informations – appellation généralement admise par d’autres auteurs, en particulier dans les programmes d’initiation aux sciences de l’ingénieur, d’informatique et systèmes de production en classe de seconde ainsi qu’en sciences de l’ingénieur au cycle terminal de la série scientifique au lycée.Par ailleurs, comme le précise le programme, « la programmation d’un support automatique ne demande pas l’écriture de lignes de code. Elle doit être graphique si le support présente une interface qui le permet. Le système automatique doit être simple ».On pourra conseiller aux élèves d’utiliser l’annexe 5 « Les capteurs et les actionneurs dans les systè-mes automatiques », page 114, pour répondre à certaines questions.

Capacités disciplinairesIdentifier les étapes d’un programme de commande représenté sous forme graphique.• Identifier une condition logique de commande.• Modifier la représentation du programme de commande d’un système pour répondre à un besoin •

particulier et valider le résultat obtenu.Identifier les composants d’une interface entre chaîne d’énergie et chaîne d’informations.• Repérer le mode de transmission pour une application donnée.• Associer un mode de transmission à un besoin donné.•

1. Définition donnée par le programme : « Un système automatique est un objet technique complexe pour lequel certaines tâches, auparavant exécutées par des opérateurs humains, ont toutes ou en partie été transférées dans une unité de trai-tement et de commande. »

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Les pages d’ouverture du chapitre (manuel pages 84 et 85)Les trois documents présentent différentes situations de commande et d’automatisation. Les deux premiers documents (Doc. 1 et 2) montrent une habitation contrôlée par un système domotique. Ils permettent de revenir sur la notion de commande et sur la façon dont on peut programmer ce sys-tème. Le troisième document met en évidence le principe central de la transmission des informations (avec fils ou sans fil). Ces documents permettent d’interroger les élèves sur les notions de confort, de domotique, de commande et sur la place des êtres humains dans ces systèmes automatisés en lien avec le chapitre 5, « L’évolution des objets techniques ».Les questions n’appellent pas de réponses exactes mais doivent, au contraire, soulever des problè-mes auxquels le chapitre et les activités en classe vont aider les élèves à répondre. Cet exercice est plutôt mené à l’oral même si un temps de réflexion personnelle est conseillé en amont.

Je m’interroge1. Précisez les informations qui sont affichées par le système lorsqu’une personne allume une lumière. (Doc. 1 et 2)Les informations affichées par le système (interface logicielle) seront :

le nom de la pièce éclairée (salle à manger) ; –le nombre de lampes allumées (neuf). –

2. Repérez l’action qui a été programmée. (Doc. 2)L’action qui a été programmée est la mise en route du chauffage (19 °C) le mercredi 24/03 à 6 h.

3. Identifiez le mode de transmission des prévisions et des informations météorologiques à cette station. (Doc. 3)Le mode de transmission des prévisions et informations météorologiques est sans fil (ondes électro-magnétiques depuis un satellite).

1. Le programme de commande d’un système automatisé (pages 86 et 87 du manuel)Comment décrire et programmer un système automatisé ?

Cette double page permet de montrer aux élèves la description du fonctionnement d’un système automatisé et la façon dont on peut représenter le programme correspondant sous forme graphique (organigramme) ou textuelle (algorithme). Les exemples sont en lien direct avec le domaine d’appli-cation « Confort et domotique ». Il s’agit d’explorer avec les élèves les différents moyens de décrire le fonctionnement des systèmes automatisés (actigramme, algorithme, organigramme, grafcet…) sans que ces moyens deviennent, pour eux-mêmes, des objets d’étude par l’apprentissage des règles conventionnelles qui les définissent.

Les étapes du programme de commande d’un système automatisé u

Doc. 1 La description des étapes du fonctionnement d’un portail automatiqueCe premier document est du même type que le doc. 1 page 30. Il permet ici de faire un lien entre le schéma du portail automatique et son fonctionnement.

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CHAPITRE 7 La programmation des systèmes automatisés

Le texte descriptif est simple. Il emploie un vocabulaire courant proche de celui que les élèves pour-raient utiliser s’ils décrivaient l’objet en fonctionnement. À titre d’exercice préalable, le professeur pourra faire observer et relater le fonctionnement du portail automatisé du collège, s’il existe.Remarque : un portail est constitué d’une ou plusieurs portes.

1. À partir du schéma, expliquez en quelques lignes le fonctionnement de ce portail automatique (a).Le portail s’ouvre lorsqu’il est commandé à distance (télécommande). Le gyrophare clignote.Les portes se referment sauf si les photocellules de détection enregistrent une présence (voiture ou individu).Les portes s’ouvrent à nouveau (ou s’arrêtent pour certains portails). Lorsque les portes sont fermées, le gyrophare arrête de clignoter.Remarque : L’objectif pédagogique est d’amener les élèves à exprimer le fonctionnement de base (la notion de temporisation est absente car elle n’est pas apparente sur le schéma). La synthèse doit amener le professeur à utiliser le document b.

2. Comptez le nombre d’étapes que comporte cette description du fonctionnement d’un système automatisé (b).On distingue six étapes qui, partant la situation initiale « le portail automatique est fermé. Le gyro-phare est éteint », sont franchies pas six transitions, notées en italique, pour revenir à la situation initiale.Le professeur fera, lors de la correction, émerger cette notion « d’étape » qui est difficile à faire saisir aux élèves. Elle deviendra beaucoup plus claire par l’utilisation d’un organigramme (doc. 3 page 87 du manuel) qui visualise différemment les étapes et les tests (transitions) par un graphisme particulier.

3. Expliquez le rôle de la temporisation de 45 secondes dans le fonctionnement du portail (b).La temporisation permet au véhicule ou à la personne de passer le portail. Au-delà des 45 secondes le portail reprend son cycle de fermeture.

Le traitement de l’information par des opérations logiques u

Doc. 2 Une condition logique du programme de commande d’un système de sécuritéCe document permet d’apporter un nouvel outil textuel de description d’un système automatisé : l’algorithme.

1. Repérez les différents dispositifs de sécurité utilisés pour protéger cette habitation (a).Les différents dispositifs de sécurité utilisés pour protéger cette habitation sont :

la sirène (pour avertir) ; –la caméra vidéo de surveillance ; –les serrures ; –le détecteur de présence ; –le projecteur de sécurité. –

2. À partir de l’algorithme relevez les conditions logiques de commande (b).Les conditions logiques utilisées sont « Ou » et « Si ».

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3. À partir de l’observation du dessin, écrivez l’algorithme qui permet d’allumer le projecteur de sécurité (a et b).

Algorithme Allumer le projecteur de sécurité

DÉBUT [Aucune détection d’une personne – le projecteur n’est pas allumé]SI Un mouvement est détecté ALORS allumer le projecteur pendant 45 secondesSI Aucun mouvement n’est détecté ALORS éteindre le projecteurFIN [Le projecteur est éteint]

Doc. 3 L’organigramme du programme d’un système de détection de fuméeCe document permet d’illustrer le principe de fonctionnement d’un système de détection de fumée (sécurité incendie).

1. Précisez le nombre d’étapes de cet organigramme.On distingue trois étapes :

l’alarme est au repos « Début » ; –l’alarme est active « Activer l’alarme » ; –les secours sont avertis « Avertir automatiquement les secours ». –

Remarque : Nous considérons la fin comme un retour à l’état initial. Il y a lieu de ne pas le considérer comme une erreur au niveau de l’élève (s’il note 4 étapes) mais de faire remarquer sa signification.

2. Repérez les deux conditions que le système automatique doit satisfaire pour appeler automati-quement les secours.Le système doit :

repérer la présence de fumée ; –ne pas détecter une intervention humaine. –

3. Précisez ce que représentent les trois types de symboles utilisés dans cet organigramme.

Remarques pour les enseignants

Situation initiale (Début) ou finale (Fin)

C’est une seule et même « étape » ou « état ».

Oui

Non Test (réponse Oui ou Non) Test(s) permettant une transition entre deux « états » ou « étapes ».

Action Action aboutissant à un « état » ou « étape ».

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2. La modification d’un programme de commande (manuel pages 88 et 89)Comment modifier un programme pour répondre à de nouvelles conditions ?

Cette double page permet d’approfondir la notion de programmation et de conditions logiques. Il s’agit d’amener les élèves à modifier la représentation du programme de commande d’un système pour répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu.Comme le précise le programme, « L’objectif est de comprendre de manière globale l’impact de la modification sur le fonctionnement du système » et « de montrer que la commande du dispositif peut être conditionnelle et que le comportement du système dépend d’informations captées et exploitées de façon logique ».

La programmation par un choix d’options u

Doc. 1 La programmation d’un régulateur de chauffageCe document s’appuie sur un exemple réel d’utilisation et de programmation d’un régulateur de chauffage (thermostat). Cet exercice sera guidé. Il nécessite l’utilisation de l’ordinateur pour lire, dans des conditions de confort suffisantes, la notice sur le cédérom de l’élève.

1. Relevez la température « confort » et la plage horaire où elle est programmée (a et b).La température confort affichée sur l’interface (Doc. 1b) est 20,5 °C et la plage horaire programmée 6 h – 22 h 30.Dans la notice, il est noté qu’on peut régler la température ambiante selon trois 3 niveaux :

température « confort » : c’est la température souhaitée pendant les heures de présence ; –température « économique » : c’est la température souhaitée pendant les absences de courte –

durée ou pendant la nuit ;température « hors gel » : c’est la température minimale assurée pendant les absences prolon- –

gées. Elle protège le logement des risques du gel.

2. Déterminez le rôle des touches « + », « – » et « OK » pour la programmation de ce chauffage (b).Les touches « + », « – » et « OK » ont pour rôles respectifs :

« + » : augmenter les valeurs relatives à la programmation de l’heure, de la température, etc. ; –« – » : diminuer les valeurs relatives à la programmation de l’heure, de la température, etc. ; –« OK » : valider les valeurs programmées. –

3. Précisez le nombre de programmes préenregistrés (c).On compte trois programmes préenregistrés (P1, P2, P3).

4. Repérez le numéro du programme qui permet de réguler la température économique de 8 h 30 à 16 h 30 et de 23 h 00 à 6 h 00.Le programme P2 permet de réguler la température économique de 8 h 30 à 16 h 30 et de 23 h 00 à 6 h 00.

5. Écrivez, à partir de la page 2 de la notice disponible sur votre cédérom, la programmation de la régulation de chauffage pour une température économique de 21 h 30 à 6 h 00.1 Appuyer sur la touche PROG P1-P4 jusqu’à l’apparition dans la partie droite de l’écran du numéro de programme P4 clignotant.

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2 Appuyer sur la touche « Réglage température économique » plusieurs fois pour obtenir l’horaire 21 h 30 (chaque appui bref fait progresser de 30 minutes et un appui prolongé accélère la progres-sion).3 Appuyer sur la touche « Réglage température confort » plusieurs fois pour obtenir l’horaire 6 h 00 (chaque appui bref vous fait progresser de 30 minutes et un appui prolongé accélère la progres-sion).4 Appuyer sur la touche « OK ».5 Appuyer sur MODE pour repasser en mode automatique.Les deux écrans suivants du boîtier permettent de montrer aux élèves les cinq étapes de la program-mation.

Remarque : Dans le second écran, l’affichage du réglage « température confort » de 6 h jusqu’à 21 h 30 apparaît sous la forme d’un petit trait.

La programmation à l’aide d’une interface graphique ou d’un langage u

Doc. 2 La modification de la représentation du programme d’un store de terrasseCes deux représentations graphiques (organigramme) permettent de travailler avec les élèves sur la modification d’un programme en mettant en évidence la notion de conditions logiques.

1. Précisez la condition pour laquelle le store de la terrasse descend (a).La condition pour laquelle le store de la terrasse descend est : la lumière est-elle excessive ?

2. Repérez la modification apportée dans le programme b et déterminez le capteur utilisé (Annexe 5, page 114).La modification apportée dans le programme b porte sur les conditions de descente et de remontée du store.Dans le premier programme une seule condition est vérifiée : la luminosité extérieure.Dans le second programme on vérifie deux conditions : la luminosité extérieure et l’intensité du vent.Le second capteur utilisé dans le programme b est un anémomètre.

3. Expliquez la différence essentielle entre les deux conditions logiques « Et » et « Ou » (b).Pour que l’action ait lieu, il faut que les deux conditions logiques soient réunies (Et).Pour que l’action ait lieu, il faut qu’une des deux conditions logiques existe (Ou).On pourra illustrer ce principe en classe en présentant des exemples utilisant les différents capteurs et actionneurs dessinés en page 114, Annexe 5 « Les capteurs et les actionneurs dans les systèmes automatiques ».

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On pourra également faire le lien avec les tables de vérité en mathématiques.

Table de vérité (ET) Table de vérité (OU)

a b a ET b a b a OU b

0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 1 1

1 0 0 1 0 1

1 1 1 1 1 1

Doc. 3 La modification de la représentation du programme d’un arroseur automatiqueCes deux représentations textuelles (algorithme) permettent de travailler avec les élèves sur la modi-fication d’un programme et la mise en évidence de la notion de conditions logiques.

1. Précisez la condition selon laquelle l’arroseur automatique est activé (a).Si l’heure est comprise entre 22 h et 6 h, l’arroseur automatique est activé.

2. Repérez la modification apportée dans le second programme et expliquez son impact sur le fonc-tionnement du système.Une seconde condition est ajoutée : humidité insuffisante.Cette seconde condition permet de réguler l’arrosage en fonction des besoins. Si l’humidité est suffi-sante, le système automatisé n’est pas activé.

3. Précisez la condition qui désactive l’arrosage avant 6 h du matin (b).La condition qui désactive l’arrosage avant 6 h du matin est « humidité suffisante ».

3. Les modes de transmission des informations (pages 90 et 91 du manuel)Comment transmettre des informations à un système automatisé ?

Cette double page aborde la troisième et dernière fonction de la chaîne d’informations : « communi-quer ». Elle permet de structurer les connaissances autour des modes de transmission de l’informa-tion (avec ou sans fils). Elle permet également de revenir sur la notion d’interface et sur la distinction « transport » et « transmission » de l’information.

La transmission d’informations par fils u

Doc. 1 La transmission d’informations par le réseau électriqueOn pourra insister sur le fait que la transmission d’informations par le réseau électrique par le biais d’un courant porteur est un moyen efficace de commander différents appareils dans une habitation. Ce principe technique est pour l’instant le plus utilisé en domotique.On pourra faire un lien avec la notion de réseau informatique qui utilise le courant porteur pour trans-porter et transmettre les informations (programme de 5e – chapitre 7 « Les réseaux et le travail col-laboratif », pages 90-91).

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1. Repérez les pièces dont la lumière a été commandée à distance.Les pièces dont la lumière a été commandée à distance sont :

le salon (L2) ; –la chambre 1 (L3). –

2. Précisez l’avantage essentiel d’utiliser le câblage électrique d’une habitation pour commander des appareils domestiques.Le câblage électrique est présent dans toutes les habitations : il permet donc d’installer rapidement un système de commande (notamment par courant porteur) d’appareils domestiques.

Doc. 2 La transmission d’informations à l’aide de câbles en fibres optiquesCe document permet de souligner une autre technologie et les besoins auxquels elle répond. Le débit maximum est variable selon les fournisseurs et selon les prix.

1. Précisez l’intérêt d’utiliser un câble en fibre optique pour ce type d’application.Un système de vidéo-surveillance comprend généralement plusieurs caméras. Pour pouvoir transpor-ter de nombreuses informations très rapidement, il est nécessaire d’utiliser des câbles optiques qui supportent de très hauts débits.

2. Recherchez sur Internet le débit maximum de la fibre optique.Pour l’instant le débit maximum proposé pour le public est de 100 Mégabits (1 gigabit pour les pro-fessionnels à des tarifs spécifiques).Par comparaison, on peut signaler aux élèves que le débit maximum en ADSL (lignes téléphoniques en cuivre) se situe autour des 20 mégabits.Remarque : avantages de la fibre optique par rapport aux fils électriques ou téléphoniques

vitesses de transmission très élevées ; –pas d’échauffement (à haute fréquence le cuivre chauffe, il faut le refroidir pour obtenir des débits –

très élevés) ;perte de signal sur une grande distance bien plus faible que lors d’une transmission électrique –

dans un conducteur métallique ;insensibilité aux interférences extérieures (proximité d’un néon ou d’un câble à haute tension, par –

exemple) ;poids au mètre faible (c’est important, aussi bien pour réduire le poids qu’exercent les installa- –

tions complexes dans les bâtiments, que pour réduire la traction des longs câbles à leurs extrémi-tés).Inconvénients de la fibre optique par rapport aux fils électriques ou téléphoniques

Coûts élevés. –

La transmission d’informations par ondes électromagnétiques u

Doc. 3 La transmission d’informations par ondes infrarouges ou radioLa transmission d’informations par ondes électromagnétiques nécessite d’avoir quelques repères sur les fréquences utilisées (voir tableau a). Les documents b et c permettent de présenter les deux grands types d’ondes électromagnétiques utilisés dans le domaine domestique et l’habitat.Comme le précise le programme, « les principes physiques peuvent être abordés si leur explication est aisée et permet l’analyse de l’objet étudié. Ils ne font pas l’objet d’un cours spécifique ».

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1. Repérez parmi les différents types d’ondes électromagnétiques celles qui sont utilisées pour transmettre des informations à des objets ou des systèmes (a, b, d).Les ondes infrarouges et radios sont particulièrement utilisées pour des objets ou des systèmes.

2. Déterminez dans quelle longueur d’ondes se situe la norme Wifi (a, b).La norme Wifi se situe dans la longueur d’ondes radio (titre du document b, page 91).

3. Recherchez à quel besoin répond le casque sans fil (c, d).Le casque sans fil répond au besoin des êtres humains de se distraire.Fonction d’usage : Le casque sans fil permet d’écouter à distance un signal sonore sans déranger son entourage.

4. Pour chaque type de casque, indiquez les avantages et inconvénients du mode de transmission (c, d).

Mode de transmission : sans fil Avantages Inconvénients

Casque ondes radio La portée du signal atteint un rayon maximal de 100 mètres.Les ondes peuvent être reçues de n’importe quel point de la maison.

Toutes les personnes dans le quartier peuvent accéder à cette fréquence.

Casque ondes infrarouges Seules les personnes qui disposent du casque peuvent recevoir le signal sonore.

La portée des ondes est limitée à 12 mètres sans obstacle.

5. Recherchez un autre type d’objet qui utilise les ondes infrarouges. Expliquez à quel besoin il répond.Exemple d’objets qui utilisent les ondes infrarouges : les télécommandes (télévision, chaîne MP3, etc.).Ce type d’objets répond au besoin de pouvoir commander un appareil à distance.

Bilan (page 92 du manuel)L’aide-mémoire permet de nouveau de retrouver la logique de la chaîne d’informations et de la chaîne d’énergie. La chaîne d’informations est plus détaillée car elle correspond à la partie traitée dans ce chapitre.La notion de signal intervient dans ce bilan alors qu’elle est peu présente dans le chapitre. Elle est introduite dans le chapitre 6 page 79 du manuel et dans le bilan qui suit page 80.Le bilan du chapitre 7 est l’occasion de distinguer la notion de « donnée » de celle de « signal » avec les élèves. Il s’agit de leur préciser que le signal correspond au phénomène physique porteur des données. C’est bien un signal qui est transmis avec ou sans fil.

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J’identifie les étapes d’un programme de commande représenté sous forme gra- u

phique.

J’identifie une condition logique de commande. u

1. L’identification des étapes et des conditions logiques d’un programme de commandea. Repérez le nombre d’étapes de ce programme d’un système de climatisation.On distingue ici deux étapes :

la climatisation est à l’arrêt ; –la climatisation est activée. –

b. Relevez la ou les conditions de commande utilisées.Les conditions de commande sont :

Température ambiante > 25 °C ; –Température ambiante < 23 °C. –

c. Traduisez ce programme de commande sous la forme d’un texte compréhensible par tous.Exemple attendu auprès des élèves :

Le climatiseur est éteintLe climatiseur surveille la température ambiante.Si elle est supérieure à 25 °C alors il active la climatisation.Le climatiseur surveille la température ambiante.Si elle est inférieure à 23 °C alors il arrête la climatisation.

Je modifie la représentation du programme de commande d’un système pour u

répondre à un besoin particulier et valider le résultat obtenu.2. La modification d’un programme de commandea. Modifiez les commandes de l’algorithme pour répondre au besoin d’économie suivant :« Arrêter la climatisation automatiquement lorsque la température ambiante est inférieure à 30 °C dans l’habitat ».Deux solutions sont possibles pour répondre à cette question.Solution 1 Solution 2

Algorithme Contrôler la climatisation Algorithme Contrôler la climatisation

Procédure : Maintenir une températureDÉBUTSI Température < 30 °CALORS Arrêter climatisationSINON Activer la climatisationFIN

Procédure : Maintenir une températureDÉBUTSI Température > 30 °CALORS Activer climatisationSINON Arrêter la climatisationFIN

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b. Remplacez les commandes de l’algorithme pour répondre durant l’hiver au besoin de confort suivant : « Fermer les volets des chambres automatiquement entre 21 heures et 7 h ».

Algorithme Fermer les volets

Procédure : Fermer les voletsDÉBUTSI Vent fort (anémomètre) ou heure entre 21 h et 7 h ALORS Activer la fermeture des voletsFIN

J’identifie les composants d’une interface entre chaîne d’énergie et chaîne d’in- u

formations.

Je repère le mode de transmission pour une application donnée. u

J’associe un mode de transmission à un besoin donné. u

3. Mode de transmission, besoin et applicationa. Pour chaque système ou interface, repérez le mode de transmission de l’information.

1. Système de contrôle des entrées

2. Interface de commande d’appareils multimédias

3. Système de communication

Mode de transmission de l’information

Avec fils Sans fil Sans fil

b. À chaque mode de transmission associez le besoin correspondant.Cette question est liée à la précédente.

Avec fils Sans fil Sans fil

Besoin correspondant Sécuriser une habitation Commander à distance Communiquer à distance

c. Pour chaque système, identifiez l’émetteur et le récepteur.

1. Système de contrôle des entrées

2. Interface de commande d’appareils multimédias

3. Système de communication

Émetteur Caméra Tablette tactile Satellite

Récepteur Ordinateur Appareils multimédia Téléphone

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Je réinvestis mes compétences (pages 94 et 95 du manuel)4. La programmation d’un système domotiquea. Repérez le nombre d’étapes que comporte cette description d’un système d’éclairage.D’après la description du scénario, on compte 4 étapes :

la lumière extérieure est éteinte et la lumière intérieure est éteinte ; –la lumière extérieure est allumée et la lumière intérieure est éteinte ; –la lumière extérieure est allumée et la lumière intérieure est allumée ; –la lumière extérieure est éteinte et la lumière intérieure est allumée ; –retour à la situation de départ (Fin). –

Remarque : Nous avons considéré que les éléments « Début » et « Fin » ne constituaient pas une étape au sens de la programmation.

b. Déterminez le composant qui permet de détecter la présence d’une personne.Le composant qui permet de détecter la présence d’une personne est un capteur de position-mouve-ment.On pourra conseiller aux élèves d’utiliser l’annexe 5 pour répondre à cette question.

c. Expliquez le rôle de la condition logique de temps « Délai : 30 secondes » dans le fonctionnement du système d’allumage.Le rôle de la condition logique de temps « Délai : 30 secondes » est de laisser un temps suffisant à la personne qui saisit son code et qui souhaite entrer dans le hall.Au-delà du temps imparti, si la porte n’a pas été ouverte, le système éteint la lumière extérieure.

d. Décrivez le programme initial sous la forme d’un algorithme.

Algorithme Système d’accès et d’éclairage porte d’entrée

DÉBUTSI Personne détectéeALORS : Allumer la lumière extérieure pendant 30 secondesSI Délai de 30 secondes est dépasséALORS Revenir DÉBUTSI La porte est ouverteALORS Allumer la lumière de l’entréeSI la porte est ferméeALORS Éteindre la lumière extérieureFIN

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e. Complétez le programme de commande sous forme graphique (organigramme) qui décrit le fonc-tionnement de ce système.Attention : les dernières cases test et action de cet organigramme manquent sur la première édition du manuel.

Non

Oui

Oui

Allumer la lumière de l’entrée

La porteest ouverte ?

La porteest fermée ?

Non

Le délaide 30 secondes est

dépassé ?

Oui

Non

Non

Oui Allumer la lumièreextérieure pendant

30 secondes

Personnedétectée ?

Début

Éteindre la lumière extérieure

Fin

5. Valider les résultats d’une condition logiquea. Pour chaque besoin, déterminez quel programme de commande permet dans tous les cas d’y répondre.Besoin 1 : Laver le linge la nuitLe programme 1 correspond car les deux conditions logiques sont respectées.Besoin 2 : Accéder à un local sécuriséLe programme 1 correspond car pour accéder au local une des deux conditions doit être validée.

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b. Repérez pour chaque besoin la condition logique utilisée.Besoin 1 : Laver le linge la nuit.La condition logique utilisée : ET.Besoin 2 : Accéder à un local sécurisé.La condition logique utilisée : OU.

c. Déterminez les deux conditions logiques à respecter pour laver le linge la nuit.Pour laver le linge la nuit il faut respecter les deux conditions suivantes : la fermeture du hublot et le choix de l’horaire de lancement.

d. Expliquez la principale différence dans l’utilisation des conditions logiques « Et » et « Ou » dans un système automatisé.La principale différence dans l’utilisation des opérateurs logiques « Et » et « Ou » dans un système automatisé est : toutes les conditions doivent être réunies pour l’opérateur « Et » pour activer une action dans un système automatisé alors qu’une seule des conditions doit être validée pour l’opéra-teur « Ou » pour activer une action dans un système automatisé.

e. Modifiez le programme de commande et expliquez l’impact de cette nouvelle condition sur le fonctionnement du système.

Besoin 2Accéder à un local sécurisé Programme 1

Conditions logiques à respecter

Entrée 1 E1 : carte magnétique

Entrée 2 E2 : code (6 caractères)

Procédure Accéder local…Si Carte magnétique autorisée Et Empreinte digitale autoriséeAlors Activer ouverture du localSinonFin

6. Le mode de transmission des informationsa. Indiquez à quel besoin répond ce système automatisé.Ce système de vidéosurveillance répond au besoin de sécuriser et surveiller à distance son local professionnel et d’alerter automatiquement les personnes concernées par une intrusion.

b. Précisez les deux modes de transmission des informations des caméras vers le routeur.Modes de transmission des informations des caméras vers le routeur : avec et sans fils.

c. Déterminez à partir du tableau page 91, à quel type d’application correspond le mode de trans-mission sans fils.Le mode de transmission d’informations sans fil de ce système correspond à la télésurveillance (ondes radio).

d. Connectez-vous à un moteur de recherche. Saisissez les mots-clés « courant porteur ».Après avoir consulté les différents sites, indiquez le nom de celui qui vous semble le plus juste. Jus-tifiez votre choix. B2i C.4.3 - C.4.4 - C.4.5On retrouve ici une compétence du programme de 5e : « Je recherche, recense, sélectionne et organise des informations pour les utiliser. J’identifie les sources (auteur, date, titre, etc.). »

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La question est traitée de la même manière que l’exercice 1 page 105 du chapitre 8 de 5e (La recher-che, la production et la diffusion de l’information numérique). On peut reprendre le fichier proposé.Vous pouvez demander également aux élèves de saisir les mots-clés « courant porteur en ligne ».Plusieurs sites traitent de ce sujet :http://fr.wikipedia.org/wiki/Courants_porteurs_en_lignehttp://www.cpl-france.org/http://www.matbe.com/articles/lire/123/wi-fi-ou-courant-porteur/http://www.commentcamarche.net/contents/cpl/cpl-intro.php3Étude comparative réalisée à partir du fichier fourni dans le cédérom de 5e

Site 1 Site 2

Nom des deux sites trouvés Matbe.com Wikipédia

Oui ou Non Justification Oui

ou Non Justification

Origine du site

Le nom du responsable ou de l’auteur du site est-il affiché ?

Oui Dans la page d’accueil du site, rubrique « À pro-pos »

Non Travail collaboratifPas de possibilité de contacter un auteurEst-il possible de le contacter ? Oui Non

Création et mise à jour du site

La date de création du site est-elle mentionnée ? Oui Dans la page d’accueil du site, rubrique « À pro-pos »

Non Dans la rubrique « historique »

La date de mise à jour du site est-elle mentionnée ? Non Oui

Expression

Le langage et la rédaction sont-ils corrects ? Oui Le langage et la rédaction sont de bonne qualité

Oui Le langage et la rédaction sont de bonne qualitéLa lisibilité du texte et des images est-elle

bonne ? (taille, couleur, etc.)Oui Oui

Documents et sources

Les illustrations sont-elles pertinentes ? (liées au thème étudié)

Non Les illustrations (photos) ne sont pas intéressantes

Oui Les illustrations sont intéressantes

Les sources des documents sont-elles mentionnées ? (nom de l’auteur)

Non Oui

On pourra privilégier le site « Wikipédia » pour les raisons suivantes :les explications sont détaillées ; –les articles font l’objet de commentaires et de correction de la part des contributeurs ; –les illustrations sont de bonne qualité. –

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chapitre

8 Les processus de réalisation

Ce chapitre regroupe les capacités de l’approche « processus de réalisation ». Il permet de structurer les activités mises en place sur l’objet technique réalisé en classe. Le programme précise que les activités proposées correspondent à une ou plusieurs réalisations collectives de prototypes ou de maquettes et mettent en œuvre des moyens de fabrication unitaire.La réalisation fait ainsi partie intégrante de la démarche de conception et de recherche de solutions traitée dans le chapitre 2 du manuel. C’est pourquoi la compétence « Créer et justifier tout ou partie d’un planning » qui dans les programmes figure dans la première approche, a été intégrée à ce chapitre du manuel.Conformément au programme, le chapitre est divisé en deux parties. L’une est consacrée à l’organi-sation de la réalisation (doubles pages 1 et 2, pages 98 à 101 du manuel). L’autre traite de la réali-sation et du contrôle (doubles pages 3 et 4, pages 102 à 105 du manuel).

Capacités disciplinairesÉnoncer les contraintes techniques liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisation.• Mettre en relation des caractéristiques géométriques d’un élément et son procédé de réalisation.• Créer et justifier tout ou partie d’un planning.• Compléter ou modifier un planning pour adapter la réalisation d’un objet technique en fonction •

d’aléas.Identifier et classer les contraintes de fonctionnement, d’utilisation, de sécurité du poste de tra-•

vail.Organiser le poste de travail. • [Socle - Domaine 3]Réaliser tout ou partie du prototype ou de la maquette d’un objet technique. • [Socle - Domaine 3]Préparer un protocole de test et/ou de contrôle en fonction des moyens disponibles. • [Socle - Domaine 3]Effectuer un contrôle qualité de la réalisation pour chaque opération importante.•

Compétences du Socle communDomaine 3 : Effectuer un geste technique en respectant les consignes.•

Les pages d’ouverture du chapitre (manuel pages 96 et 97)Les trois photographies utilisées dans leur globalité permettent de s’interroger sur le processus de réalisation d’une éolienne. Une exploitation individuelle va plutôt permettre de s’interroger sur le procédé de réalisation mis en œuvre pour chaque étape de cette réalisation.

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D’autres photographies montrant la réalisation d’une éolienne sont visibles sur les sites ci-des-sous :

http://www.energies-renouvelable.com/nouvelle/dossier-eolien,enercon,NUMERO4.html –h – ttp://www.nordex-online.com/fileadmin/user_upload/bilder_presse/n90_3_cmyk.jpghttp://www.nordex-online.com/en/news-press/press-pictures.html –

Je m’interroge1. Indiquez une contrainte liée à la fabrication des pales d’éolienne. (Doc. 1)Une des contraintes les plus évidentes liée à la fabrication est la grande taille des pales d’éolienne qui nécessite des locaux adaptés. Le poids et la fragilité des pales sont aussi des contraintes quand il s’agit par exemple de les déplacer lors de la réalisation. D’autres contraintes peuvent également être citées comme le délai de réalisation, les risques sur le poste de travail, la qualité de réalisa-tion… mais ces contraintes ne sont pas directement liées à la fabrication des pales d’éolienne, elles sont présentes quel que soit l’objet technique réalisé.

2. Précisez l’intérêt d’assembler tous ces éléments en atelier plutôt que sur le site où sera installée l’éolienne. (Doc. 2)La nacelle est une partie de l’éolienne destinée à être placée en hauteur à l’extérieur. L’assemblage en atelier permet de disposer de meilleures conditions de travail indépendamment des conditions climatiques. Il permet une meilleure efficacité, grâce aux outils et aux pièces détachées qui sont à proximité.

3. Repérez deux équipements de sécurité utilisés par les opérateurs. (Doc. 2)Les deux équipements de sécurité utilisés par les opérateurs sont des harnais pour les retenir en cas de chute et des casques. Il est possible aussi de voir qu’un des opérateurs porte des gants.

4. Listez les contraintes liées à l’installation d’une éolienne. (Doc. 3)Les contraintes liées à l’installation d’une éolienne sont essentiellement dues à sa hauteur et à son poids. D’autres contraintes sont liées à l’emplacement où est implantée l’éolienne, sur lequel des fondations en béton doivent être aménagées au préalable.

1. Les contraintes de fabrication (manuel pages 98 et 99)Quelles sont les formes et la précision obtenues par un procédé de réalisation ?

Cette question permet d’introduire les capacités « Énoncer les contraintes techniques liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisation » et « Mettre en relation des caractéristiques géométriques d’un élément et son procédé de réalisation ». Elle peut prendre appui sur les procédés de réalisation que les élèves ont utilisés en classe les années précédentes.

Les contraintes liées à la forme géométrique u

Doc. 1 La réalisation d’une pièce complexeCette pièce complexe est destinée à une installation hydraulique, elle doit être raccordée avec d’autres pièces dans lesquelles un fluide sous pression va circuler. Elle permet une interrogation sur les pro-cédés de réalisation utilisés pour la fabriquer. Certaines formes comme les lumières dans la partie

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CHAPITRE 8 Les processus de réalisation

cylindrique et le filetage intérieur peuvent difficilement être réalisées avec les équipements d’un collège.Pour la réaliser, plusieurs procédés sont nécessaires comme cela est décrit dans la légende du docu-ment. Il est aussi possible d’utiliser une machine à commande numérique qui regroupe ces différents procédés.Pour accompagner ce document, il est possible de faire visualiser aux élèves une vidéo montrant une machine industrielle réalisant ce type de pièce. Dans un moteur de recherche avec l’option vidéo, il faut saisir les mots-clés : « Usinage 5 axes simultanés sur CNC. »

1. Associez à chaque forme A, B et C, la machine qui a permis de la réaliser.une fraiseuse pour la forme C ; –un tour pour la forme A ; –une perceuse pour la forme B. –

2. Proposez un autre procédé que le perçage pour réaliser un trou.Les trous peuvent aussi être réalisés avec une fraiseuse.

Les contraintes liées à la précision u

Doc. 2 Des fabrications nécessitant de la précisionCe document montre deux pièces requérant l’usage d’un procédé de réalisation différent mais néces-sitant un niveau de précision adapté à la fonction de chacune. Le perçage du support de barrière infrarouge nécessite une précision de + ou – 0,5 mm alors que la réalisation des liaisons électriques d’un microprocesseur nécessite une précision inférieure à 3 microns (0,003 millimètre).

1. Relevez la tolérance indiquée sur le dessin du support de capteur et précisez les valeurs maxima-les et minimales des cinq dimensions (a).La tolérance indiquée sur le dessin du support de capteur est de + ou – 0,5 mm.

Dimension indiquée sur le dessin (en mm) Valeur maximale (en mm) Valeur minimale (en mm)

100 100,5 99,5

20 20,5 19,5

20 20,5 19,5

8 8,5 7,5

6 6,5 5,5

2. Précisez la conséquence si la tolérance n’est pas respectée lors du montage du capteur (a).Si cette tolérance n’est pas respectée, il ne sera pas possible de fixer le capteur sur lequel sont visi-bles les quatre trous permettant la mise en place des vis.

3. Indiquez la conséquence d’une liaison électrique épaisse de plus de 3 microns (b).La conséquence d’une liaison électrique épaisse de plus de 3 microns est un court-circuit.

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Les contraintes liées au matériau u

Doc. 3 Deux types de sciagesCe document montre un même procédé de fabrication, le sciage manuel d’une pièce, mais dans des conditions de coupe différentes adaptées au matériau. La principale différence est l’outil utilisé dont la denture de la lame est adaptée au matériau.

1. Précisez dans chaque cas le matériau qui est découpé.Dans le premier cas il s’agit de bois et dans le deuxième cas de métal.

2. Donnez une raison justifiant l’utilisation de lames de scie différentes selon le matériau.La principale raison est due à la dureté du matériau. Le bois étant plus tendre, les copeaux à chaque passage de la scie sont plus importants en taille, il est donc nécessaire d’avoir un espace important entre les dents pour les évacuer. Pour le métal, matériau plus dur, les copeaux sont plus petits donc l’espace entre les dents peut être réduit. Cet espace réduit permet d’augmenter le nombre de dents.

3. Indiquez pour ces sciages la façon dont est maintenue la pièce à découper.Dans les deux cas la pièce à découper est maintenue dans un étau.

Les contraintes liées au nombre de pièces à produire u

Doc. 4 La fabrication de pièces identiquesCe document montre un dispositif de mise en position et de maintien en position. Il peut être comparé à ceux pouvant être utilisés en classe.

1. Indiquez le rôle de la butée.La butée permet de toujours positionner les pièces à percer au même endroit.

2. Indiquez le nom de l’élément permettant de maintenir la pièce en position.L’élément permettant de maintenir en position la pièce à percer est un étau.

3. Précisez l’importance de fixer l’étau sur la table de la perceuse.Si l’étau n’est pas fixé sur la table, il peut se déplacer et la mise en position risque de varier à chaque changement de pièce.

2. La planification d’une réalisation (manuel pages 100 et 101)Comment s’organiser pour réaliser et mettre en service un objet technique ?

Pour réaliser un objet technique après qu’il a été conçu, il est nécessaire de s’organiser dans le temps en détaillant chacune des étapes afin de lister toutes les actions « élémentaires » à effectuer. L’uti-lisation d’un planning permet de visualiser l’ordre et la durée de chacune de ces opérations. L’ensem-ble des compétences et connaissances liées à la planification sont en 5e et 4e de niveau 2, et en 3e de niveau 3.Ce chapitre accompagne la réalisation faite en classe dans le cadre d’une démarche de conception.

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Les étapes de fabrication u

Doc. 1 La réalisation d’une patte de fixationCette pièce résume les trois principaux façonnages (découpe, pli, trou) pouvant être réalisés au collège sur des matériaux plastiques. Le document met en évidence le détail des opérations et leur ordre.

1. Citez les trois opérations à effectuer pour fabriquer cette pièce.Les trois opérations à effectuer pour fabriquer cette pièce se décomposent en deux pliages et un perçage.

2. Précisez pourquoi le perçage du trou doit être réalisé avant le pliage.Il est plus facile de maintenir la pièce pour l’opération de perçage avant qu’elle ne soit pliée.

3. Indiquez l’opération à effectuer au préalable si la pièce brute a pour dimensions 20 × 100 × 3.Il est nécessaire de la découper, puisque la pièce à obtenir mesure 20 × 90 × 3.

Les étapes d’assemblage u

Doc. 2 L’assemblage d’une prise d’antenne sur un câbleL’extrait de ce diaporama montre la chronologie des opérations pour monter une prise d’antenne. La version complète de ce diaporama est présentée sur le cédérom. Dans ce cas, si l’ordre de montage n’est pas respecté, la perte de temps liée au démontage puis au remontage est de quelques minutes. Pour sensibiliser l’élève à l’importance de l’ordre de montage et aux conséquences si l’ordre n’est pas respecté, il est possible de citer d’autres exemples de la vie courante comme le montage d’un meuble préfabriqué.

1. Décrivez les deux opérations à effectuer sur le câble avant l’assemblage de la prise.Les deux opérations à effectuer sur le câble avant l’assemblage de la prise sont de dénuder la gaine extérieure et la gaine intérieure.

2. Indiquez le nombre de pièces constituant la prise.La prise est constituée de 5 pièces (corps de la prise ; broche ; 2 parties métalliques ; écrou).

3. Précisez les opérations à effectuer si le corps de la prise n’a pas été placé avant l’étape 4.Si le corps de la prise n’a pas été placé avant l’étape 4, il faut démonter puis remonter l’ensemble de la prise (sauf si la prise à l’autre extrémité du câble n’est pas montée).

4. Proposez une autre méthode moins dangereuse pour l’utilisateur pour dénuder les gaines du câble (voir le diaporama de votre cédérom).Sur l’extrait du document du manuel, l’utilisateur utilise un porte-lame pour dénuder le câble, dans le diaporama il est possible de voir l’utilisation d’une pince à dénuder, cet outil ne présentant aucun danger pour l’utilisateur lors de cette opération.

La configuration d’un objet technique u

Doc. 3 La configuration d’un thermostat de radiateurCe document montre un exemple d’objet technique devant être configuré avant son utilisation. Il faudra être vigilant lors du choix de l’objet technique à réaliser en classe pour bien prendre un objet

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permettant des opérations de fabrication, d’assemblage et de configuration comme indiqué dans le programme.

1. Listez les trois modes de fonctionnement pouvant être configurés.Les trois modes de fonctionnement pouvant être configurés sont :

CONFORT ; –ECO ; –HORS GEL. –

2. Indiquez les touches permettant de régler la température de consigne dans les différents modes.Les touches « + » et « – » permettent de régler la température de consigne dans les différents modes.

3. Indiquez la configuration à choisir si le logement n’est pas occupé.Si le logement n’est pas occupé, il faut choisir la configuration « HORS GEL ».

L’organisation et le suivi d’un projet par un planning u

Doc. 4 Un planning avec Gantt projectCette partie est directement liée à la capacité de niveau 2 « Compléter ou modifier un planning pour adapter la réalisation d’un objet technique en fonction d’aléas ». Le planning représenté dans le document a été réalisé avec le logiciel Gantt Project, logiciel d’utilisation libre de droit qui peut faci-lement être téléchargé (http://www.ganttproject.biz). L’exercice 4 page 108 utilise aussi ce logiciel.

1. Indiquez la durée totale de ce projet.La durée totale de ce projet est de huit semaines et un jour.

2. Précisez pour quelle raison aucune tâche n’est réalisée pendant la semaine 4.La semaine 4 est située entre la commande du matériel et sa réception. Aucune tâche ne peut être réalisée si le matériel n’est pas disponible.

3. Citez un exemple d’aléa qui nécessiterait la modification de ce planning.De nombreux aléas peuvent être envisagés nécessitant la modification de ce planning, comme un retard de livraison, une pièce livrée mais en mauvais état, une erreur de montage…

3. Les postes de travail (manuel pages 102 et 103)Comment organiser un poste de travail ?

Pour faciliter la réponse à cette question, il est possible de prendre pour exemple les postes de travail utilisés les années précédentes en technologie. Cette partie, à travers une fiche de poste, vise les connaissances du programme concernant le poste de travail et les règles de sécurité associées à la capacité « Énoncer les contraintes techniques liées à la mise en œuvre d’un procédé de réalisa-tion ».Attention : sur la première édition du manuel, les légendes des deux forets sont inversées : celui de gauche est usé, donc « mauvais », et celui de droite est bon.

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La fiche de poste u

Doc. 1 Une fiche de poste1. Précisez pour chaque règle de sécurité le risque encouru par l’utilisateur si elle n’est pas respectée.

Règles de sécurité Risque encouru

Ni cheveux ni vêtements flottants Risque d’enroulement des cheveux ou des vêtements flottants autour de l’outil lors de la mise en marche.

Ne pas toucher les parties coupantes du foret avec les mains

Risque de coupure à la main.

Ne pas mettre en marche la perceuse avant d’avoir refermé le capot de protection

Risque de projection de copeaux dans les yeux et risque de coupure de la main.

Ne jamais maintenir une pièce avec les mains Risque de coupure si la pièce est entraînée en rotation par l’outil (foret).

Ne pas oublier de relever le foret, pour permettre l’évacuation des copeaux

Risque de cassure du foret et de projection des débris du foret.

Ne pas toucher les copeaux avec les mains Risque de coupure, les déchets de matière (copeaux) peuvent être coupants s’ils sont métalliques.

2. Indiquez une conséquence si on utilise un foret montrant des signes d’usure.L’utilisation d’un foret montrant des signes d’usure peut avoir deux conséquences. L’une concerne la qualité du perçage, la partie tranchante du foret a du mal à pénétrer le matériau à percer, ce qui donne généralement un trou d’un diamètre plus important que le diamètre du foret. L’autre consé-quence est un risque de brûlure pour l’utilisateur car le foret chauffe.

3. Indiquez le mode opératoire à respecter, au cours du perçage, pour évacuer les copeaux.Au cours du perçage, pour évacuer les copeaux, il est nécessaire de régulièrement relever le foret. Cette action est nécessaire dans le cas d’un perçage d’une grande profondeur.

L’ergonomie d’un poste de travail u

Doc. 2 Deux postes de travail debout et assisPour illustrer l’ergonomie du poste de travail, nous avons utilisé deux documents. Le premier montre un poste de travail qui s’adapte à l’utilisateur à l’aide d’une table élévatrice. Le deuxième document montre un poste de travail équipé d’accessoires (chaise, repose-pieds, lumière…) le rendant adapté à une position assise.

1. Expliquez l’intérêt de disposer d’une table élévatrice (réglable en hauteur) sur un poste de travail.Une table élévatrice permet d’ajuster la hauteur du poste de travail à la morphologie de l’utilisateur.

2. Relevez sur le poste de travail de l’opératrice deux éléments améliorant son confort.Les éléments comme la chaise roulante réglable en hauteur, le repose-pieds, la lampe individuelle, le dossier enveloppant et le siège et le dossier rembourrés améliorent le confort de l’opératrice sur le poste de travail.

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3. Précisez dans le cas d’activités exigeant d’importants efforts physiques s’il est préférable de travailler debout ou assis.Dans le cas d’activités exigeant d’importants efforts physiques, il est souvent préférable de travailler debout. Mais dans ce cas il est nécessaire de choisir une posture et d’effectuer des gestes respectant le corps humain.

Les contraintes de sécurité u

Doc. 3 La sécurité sur un poste de brasageLes contraintes de sécurité doivent être évoquées quel que soit le poste de travail. Cette fiche de sécurité précise les principaux dangers de l’opération de brasage.

1. Précisez la conséquence pour l’utilisateur s’il touche la panne avec les mains.La conséquence de toucher la panne avec les mains est une brûlure.

2. Précisez le danger de mettre en contact la panne avec un fil électrique sous tension.La panne peut faire fondre l’isolant du fil électrique. Le danger est donc un risque d’électrocution.

3. Indiquez l’intérêt de placer des pictogrammes dans une fiche concernant la sécurité.Un pictogramme permet à l’utilisateur d’être rapidement averti du danger potentiel. Il ne nécessite aucune lecture de texte.

4. Le contrôle de qualité (manuel pages 104 et 105)Comment organiser le contrôle d’une réalisation et s’assurer de sa qualité ?

Plusieurs aspects sont à prendre en compte pour contrôler une réalisation, comme les dimensions, les formes, le respect des normes… Des tests doivent être effectués selon un protocole, en référence aux fonctions et contraintes devant être assurées.Cette double page traite des capacités « Préparer un protocole de test et/ou de contrôle en fonction des moyens disponibles » et « Effectuer un contrôle qualité de la réalisation pour chaque opération importante ». Les connaissances associées à ces capacités sont « Contraintes liées aux procédés et modes de fabrication : formes possibles, précision accessible » et « Contraintes liées aux procédés de contrôle et de validation ».

Les contrôles en cours de réalisation u

Doc. 1 Les contrôles lors de la réalisation d’une installation de chauffage solaireCe document montre une liste non exhaustive de contrôles pouvant être effectués lors de la réalisa-tion d’une installation de chauffage solaire.

1. Précisez pour quelle raison l’assemblage est fait dans un premier temps sans brasure (a).Dans un premier temps, l’assemblage est fait sans brasure ; il permet de vérifier si les dimensions des tuyaux préparés sont à la bonne longueur.

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2. Indiquez le risque d’utiliser un tuyau endommagé.Le principal risque d’utiliser un tuyau endommagé est une fuite. Il est également plus difficile d’as-sembler entre eux des tuyaux dont l’extrémité est endommagée.

3. Citez des causes pouvant provoquer une mauvaise étanchéité.Les causes pouvant provoquer une mauvaise étanchéité sont une mauvaise brasure ou un tuyau endommagé.

4. Proposez un test permettant de s’assurer de la bonne liaison entre le fil et le bornier électrique.Après la mise en place d’un fil électrique sur un bornier, il suffit de tirer légèrement dessus pour s’assurer qu’il est bien assemblé.

5. Recherchez d’autres contrôles pouvant être faits lors de la réalisation d’un système de chauffage solaire.Tous les éléments fabriqués et assemblés dans une réalisation peuvent être contrôlés comme la fixation des panneaux solaires, le déclenchement des pompes, les systèmes de régulation…

Les contrôles de validation u

Doc. 2 Protocole de test pour valider une installation de chauffe-eau solaireCe document est utilisé par des techniciens devant valider une installation de chauffe-eau solaire. Il détaille tous les contrôles à effectuer quand l’installation est terminée et permet de relever des don-nées lors des tests.

1. Listez les trois grandes étapes de ce protocole de test.Les trois grandes étapes de ce protocole de test sont :

le contrôle des raccordements et des branchements ; –le contrôle des réglages ; –les mesures de température pour vérifier le déclenchement de la pompe de circulation. –

2. Trouvez un exemple de défaut empêchant de valider cette réalisation.Si par exemple il y a une fuite, ou si la pompe de circulation ne fonctionne pas la réalisation ne peut pas être validée.

3. Justifiez lors de l’« essai 1 » s’il est normal que la pompe de circulation ne soit pas en marche.La température de l’eau dans le ballon est supérieure à la température à la sortie du capteur solaire. Dans ce cas la mise en route de la pompe viendrait refroidir l’eau à l’intérieur du ballon. Il est donc normal dans cette situation que la pompe de circulation ne soit pas en marche.

Doc. 3 Un contrôle de températureLe contrôle de température montré dans le document est réalisé par un thermomètre à infrarouge. Il faut, lors de l’utilisation de ce type de thermomètre, être vigilant à l’endroit visé et à la nature visible du matériau. Si ce matériau réfléchit la lumière, la valeur de la température mesurée ne sera pas précise.

1. Justifiez l’intérêt de mesurer la température dans une installation de chauffe-eau.La fonction d’usage d’un chauffe-eau est de chauffer l’eau. Des mesures de températures de l’eau sont donc nécessaires pour s’assurer de son bon fonctionnement. Ces mesures permettent aussi par exemple de vérifier le bon fonctionnement des thermostats et des pompes de circulation.

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2. Précisez l’intérêt pour la sécurité de l’utilisateur d’utiliser un thermomètre sans contact.En plus de la rapidité de la mesure, l’intérêt pour la sécurité de l’utilisateur d’utiliser un thermomètre sans contact est de rendre nul le risque de brûlure lors de ces relevés.

Bilan (manuel page 106)Le bilan distingue les capacités liées aux procédés de fabrication et celles liées au processus de fabrication. Le procédé de fabrication est lié à la forme de la pièce, à la précision attendue, au maté-riau, au nombre de pièces. Une fois ce procédé de fabrication choisi, un processus de réalisation peut être mis en place avec une planification des opérations à effectuer.

Je vérifie que j’ai bien appris (manuel pages 107 et 108)

Je mets en relation des caractéristiques géométriques d’un élément et son u

procédé de réalisation.1. Le choix d’un procédé de réalisationIndiquez pour chacune de ces pièces le ou les procédés de réalisation permettant de l’obtenir à partir d’une pièce brute.Pièce réalisée A : cisaillage ou sciage ou fraisagePièce réalisée B : thermopliagePièce réalisée C : perçage ou poinçonnagePièce réalisée D : sciage ou fraisage

J’énonce les contraintes techniques liées à la mise en œuvre d’un procédé de u

réalisation.2. Les contraintes techniques liées à un procédé de réalisation

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Je crée et justifie tout ou partie d’un planning. u

3. La création d’un planninga. Listez les quatre grandes phases de cette réalisation.Les quatre grandes phases de cette réalisation sont :

la conception ; –la phase administrative ; –l’installation ; –les essais. –

b. Indiquez la durée totale de ce projet.Ce projet commence le 10 janvier et se termine le 16 février au matin. La durée totale de ce projet est donc de 37 jours (si on ne compte pas la journée du 16 février).

c. Réalisez un planning de cette installation en prenant pour exemple le planning présenté page 101.

Exemple de planning réalisé avec le logiciel Open office

Exemple de planning réalisé avec le logiciel Ganttproject

Ces deux fichiers sont en téléchargement sur le site compagnon de technologie des éditions Dela-grave : www.technologiecollege-delagrave.fr.

d. Expliquez pour quelle raison toutes les étapes liées à la phase d’installation ne commencent pas en même temps.Toutes les étapes liées à la phase d’installation ne peuvent pas commencer en même temps car il faut par exemple que le moteur, la cabine et les portes de l’ascenseur soient installés pour pouvoir faire le câblage électrique.

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Je complète ou modifie un planning pour adapter la réalisation d’un objet u

technique en fonction d’aléas.4. La modification d’un planning [Cédérom]Remarque : pour pouvoir réaliser cet exercice, il faut télécharger sur Internet et installer le logiciel Ganttproject. Une fois le logiciel installé, il faut ouvrir le fichier « Planning installation ascenseur » situé dans le cédérom.

Planning présent sur le cédérom (sans les aléas) ouvert avec le logiciel Ganttproject

Corrigé du planning (avec les aléas pris en compte), modifications réalisées avec le logiciel Ganttproject

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J’identifie et classe les contraintes de fonctionnement, d’utilisation, de sécu- u

rité du poste de travail.5. L’organisation d’un poste de travail

J’organise un poste de travail. u

6. L’organisation d’un poste de travailCitez trois éléments de l’environnement du poste de travail à prendre en compte pour respecter les règles d’ergonomie ou de sécurité.Pour respecter les règles d’ergonomie sur un poste de travail, il est possible de prendre en compte :

la hauteur du plan de travail ; –l’éclairage du poste de travail ; –l’emplacement des outils et pièces détachées ; –le niveau sonore… –

Pour respecter les règles de sécurité sur un poste de travail, il est possible de prendre en compte :le port d’un équipement individuel de protection (lunettes, gants…) ; –l’élimination des émanations irritantes ou toxiques ; –les outils détériorés ; –l’organisation du poste de travail… –

Je prépare un protocole de test et/ou de contrôle en fonction des moyens u

disponibles.7. La préparation d’un protocole de testa. Proposez deux contrôles permettant de valider :

les raccordements et branchements ; –les réglages. –

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Contrôles permettant de valider les raccordements et branchements

Avant la mise en eau, il faut vérifier si l’ensemble des raccordements est effectué. Après la mise en eau, il faut vérifier si aucune fuite n’est présente à chaque branchement.

Contrôles permettant de valider les réglages

Une simple observation des surfaces arrosées permet de valider les réglages.

b. Proposez un essai permettant de valider l’efficacité de l’arrosage.Il est possible par exemple d’utiliser un pluviomètre placé à différents endroits de la surface arrosée pour mesurer la quantité d’eau distribuée par le système.

Je réinvestis mes compétences (manuel pages 109)8. La réalisation d’un système d’alarme de maisona. Listez le matériel nécessaire à l’aide du schéma.

Une centrale. –Sept détecteurs magnétiques d’ouverture pour fenêtre. –Deux détecteurs de mouvement infrarouge. –

b. À partir des informations suivantes, réalisez le planning de réalisation de l’installation.

c. Au cours de l’installation, un aléa lié à la forme particulière des fenêtres implique de réaliser des cales pour fixer les détecteurs magnétiques :

Comptez le nombre de cales nécessaires (une par détecteur magnétique). –7 cales sont nécessaires.

Proposez un matériau permettant de les réaliser (justifiez votre choix). –Les cales peuvent être réalisées en matière plastique, c’est la matière utilisée pour le boîtier des détecteurs.

Proposez un procédé permettant la découpe et la réalisation des trous de ces cales. –Une fraiseuse à commande numérique permet de réaliser ces cales, il est aussi possible de les scier et ensuite de les percer. L’arrondi des angles peut être réalisé avec une lime.

Proposez une procédure permettant de réaliser ces cales le plus rapidement possible. –Il est possible d’utiliser une bande de plastique de 20 mm de large pour limiter les découpes. Il est aussi possible de superposer les sept cales à réaliser et de les percer en même temps.

Listez les règles de sécurité à respecter lors de la mise en œuvre de ces deux procédés. –Pour le perçage : Utiliser un dispositif de maintien en position – Fermer le capot de protection – Avoir les cheveux longs attachés – Nettoyer son poste de travail après utilisation

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Pour le sciage : S’il s’agit d’une scie à main le risque est limité, il suffit que la pièce soit bien main-tenue pendant l’opération. S’il s’agit d’une scie électrique, les règles de sécurité à respecter sont identiques à celles de la perceuse.

Relevez sur le croquis la tolérance concernant la position des trous. –La tolérance indiquée sur le croquis concernant la position des trous est de + ou – 1 mm.

d. À partir de la notice de l’alarme fournie dans votre cédérom : B2i C.4.5Indiquez les deux éléments qui sont testés lors de la première mise sous tension (p. 20). –

Les deux éléments testés lors de la première mise sous tension sont la centrale et la batterie.Précisez la signification du voyant qui clignote rapidement (p. 20). –

Si le voyant clignote rapidement, la batterie est déchargée.Indiquez comment tester un détecteur de bris de glace et comment régler sa sensibilité (p. 22). –

Pour tester un détecteur de bris de glace et régler sa sensibilité il faut donner un petit coup sur la vitre à côté du détecteur, dans ce cas on doit entendre le buzzer de la centrale.

Expliquez l’intérêt du mode « Maintenance » pour modifier les paramètres du système (p. 24). –Le mode « Maintenance » permet de modifier les paramètres du système et de faire des démonstra-tions, c’est-à-dire :

faire des essais et des démonstrations de mise en Marche/mise à l’Arrêt du système ; –régler la durée de temporisation ; –arrêter ou remettre en service le buzzer de la centrale. –

En mode « Maintenance », les sirènes ne sont pas activées, il est donc possible d’ouvrir la centrale et de modifier les câblages en toute quiétude.

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Compogravure : STDI – Lassay-les-ChâteauxOSB 80

Achevé d’imprimer en France par Europe Média Duplication – Lassay-les-ChâteauxN° d’imprimeur : 21767

Éditions Delagrave – N° d’édition : 1414 – N01 – Août 2009

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