M10S3_RE

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Cours: Science 4e secondaire (ST / STE) - 2023-2024 - Douance
Livre: M10S3_RE
Imprimé par: Visiteur anonyme
Date: mercredi 16 juillet 2025, 02:09

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Tu dois parcourir l'ensemble des chapitres de ce cahier de  ressources pour bien te préparer au test de validation de cette station.

1. La fonction de liaison

1.1 Définition

La fonction de liaison est la fonction mécanique qui permet d'assembler deux pièces d'un objet. Évidement, pour lier deux morceaux, on pense tout de suite à la colle, les clous ou même le ruban adhésif. Pourtant, il existe d'autres manières de lier des pièces (soudage, vissage, embouvetage...), dépendamment de l'usage que l'on veut en faire. 


1.2 Les caractéristiques des liaisons

Il est important de pouvoir donner les bonnes caractéristiques des liaisons entre deux pièces lorsqu'on en décrit le fonctionnement. Ainsi, on évite une confusion et un mauvais assemblage au moment de la fabrication de l'objet. 

1.2.1 Liaisons directes ou indirectes

Une liaison est directe lorsque les pièces ne nécessitent aucun organe de liaison pour s'assembler et s'emboiter un peu à l'image de deux pièces de casse-tête. À l'opposé, on dit qu'une liaison est indirecte lorsqu'elle nécessite un organe de liaison, qu'il soit solide comme un clou ou une vis, ou liquide, comme de la colle. 

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1.2.2 Liaisons rigides ou élastiques

On dit d'une liaison qu'elle est rigide lorsque les pièces assemblées ou l'organe de liaison ne peuvent subir de déformation comme les pièces d'une charnière par exemple. Les liaisons sont élastiques lorsque la déformation des pièces assemblées ou de l'organe de liaison assurent un mouvement de rappel des composantes. On pense souvent aux ressorts ou aux items en caoutchouc qui lient les pièces formant une épingle à linge ou une pince à cheveux (avec ressort). 

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1.2.3 Liaisons démontables ou indémontables

On dit d'une liaison qu'elle est démontable lorsqu'on peut désassembler les pièces sans les briser. Plusieurs stylos sont démontables (ce n'est d'ailleurs pas nécessairement une bonne chose pour votre écoute en classe...). Au contraire, lorsqu'on endommage les pièces liées ou l'organe de liaison au moment de le désassembler, on dit que la liaison est indémontable. On peut penser à une moulure qui serait collée au mur par exemple. 

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1.2.4 Liaisons complètes ou partielles

On dit d'une liaison qu'elle est complète lorsque les pièces ne peuvent bouger l'une par rapport à l'autre. On peut penser à la mine de crayon de bois. On dit qu'elle est partielle lorsqu'une pièce peut bouger indépendamment de l'autre. C'est le cas de la mine par rapport au pousse-mines. 

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1.3 Exercice

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2. Degrés de liberté (STE)

2.1 L'axe et le type de mouvement

Dans un objet technique, certaines pièces ont la liberté de bouger. Elles peuvent effectuer des rotations ou des translations dans différents axes. C'est ce qu'on appelle les degrés de liberté. Il existe trois axes liés à trois dimentions possibles : en x, en y ou en z. 

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Comme les pièces peuvent effectuer des mouvements de rotation ou de translation, on obtient six degrés de liberté possibles : 

  • Translation en x
  • Translation en y
  • Translation en z
  • Rotation en x
  • Rotation en y
  • Rotation en z

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2.2 Limiter le degré de liberté

On limite le degré de liberté de certaines composantes d'un objet pour une question de commodité ou, simplement, pour éviter des bris liés à un mouvement trop ample de l'objet ou des risques de blessures. Par exemple, dans l'image ci-dessous, la lame rétractable d'un couteau comporte un degré de liberté en translation selon l'axe des X. Cependant, on limite ce mouvement de translation pour éviter que la lame ne quitte le boitier. 


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La porte

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  Elle peut faire une rotation autour de l’axe des Z.  Cette rotation est limitée à un angle d’un peu moins que 180 ° par la charnière pour que la porte puisse être fixée au cadre.  De plus, il arrive souvent que l’on installe un butoir derrière la porte afin d’éviter que la poignée n’abîme le mur lorsqu’on ouvre la porte au maximum.  Ici, il est donc avantageux de limiter le degré de liberté de la porte.   


Le classeur

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Les tiroirs d’un classeur comme celui-ci peuvent faire une translation dans l’axe des Y.  Lorsque tu ouvres un tiroir au maximum, sa translation est arrêtée par un bloqueur intégré dans les rails guidant le tiroir.  L’avantage de limiter la liberté de mouvement du tiroir est qu’il ne pourra pas te tomber sur les pieds !

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2.3 Plusieurs degrés de liberté

Certaines pièces dans un système peuvent comporter plus d'un degré de liberté. 

La pompe manuelle

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Dans une pompe manuelle pour gonfler les pneus de vélo ou les ballons, le levier possède deux degrés de liberté. En effet, il peut subir une translation selon l'axe des Z ou une rotation selon le même axe. 

La manette de jouet téléguidé

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Sur une manette pour contrôler des voitures téléguidées, les deux contrôleurs peuvent subir une rotation selon l'axe des X et une rotation selon l'axe des Y. 

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3. La fonction de guidage

3.1 Définition

La fonction de guidage, c'est la fonction mécanique qui dirige le mouvement d'une pièce par un organe qu'on appelle organe de guidage. Par exemple, la lame d'une scie ronde peut tourner sur elle même parce qu'un organe (l'axe de rotation) permet cette rotation. Une échelle télescopique est guidée en translation pour éviter qu'elle ne puisse se tordre (heureusement pour nous).



3.2 Types de guidage

Il existe 3 types de guidages :

  1. Guidage en translation
    Le guidage en translation permet le mouvement de translation rectiligne d'une pièce mobile. La lame d'un couteau ou le bouton pour allumer votre ordinateur sont des exemples de pièces guidées par un système de guidage en translation. Ainsi, le boitier d'un couteau à lame rétractable guide le mouvement de la lame tout comme le boitier autour du bouton. 
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  2. Guidage en rotation
    Le guidage en rotation permet le mouvement de rotation d'une pièce mobile. La roue d'un vélo est guidée par l'essieu de la roue. La penture d'une porte, et plus précisément la tige au centre de cette penture, constitue un guidage en rotation tandis que la porte est l'organe guidé.

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  3. Guidage hélicoïdal
    Le guidage hélicoïdal permet le mouvement de translation d'une pièce mobile lorsqu'elle effectue un mouvement de rotation selon le même axe. Le bouchon d'une bouteille de boisson gazeuse ou un robinet sont des organes guidés par les filets en guidage hélicoïdal. Des filets, ce sont les petites rainures sur le côté d'une vis ou à l'intérieur d'un écrou qui permettent ce type de guidage. 

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4. Adhérence et frottement (STE)

4.1 Frottement et adhérence

Le frottement, c'est une force qui nuit au glissement d'une pièce sur une autre lorsque deux pièces sont en contact l'une avec l'autre. Par exemple, lorsque des roues de patins alignées tournent par rapport à leur axe de rotation, il y a nécessairement du frottement entre les deux pièces. Pourtant, dans ce cas, on veut réduire au minimum l'énergie perdue sous forme de chaleur. Ainsi, le roulement à billes de cette liaison permettra de minimiser le frottement et ainsi, l'usure des pièces en contact. 

Dans d'autres cas, entre la semelle de vos bottes et le trottoir en hiver, par exemple, on veut avoir un maximum de frottement pour éviter de tomber et de se blesser. Le frottement des plaquettes de frein d'une voiture est un autre exemple où on souhaite maximiser le frottement. Évidement, l'énergie cinétique de la voiture ne s'est pas dissipée par magie, mais elle a été transformée en énergie thermique. 

On dit qu'il y a adhérence lorsqu'on souhaite maximiser le frottement au point de rendre le mouvement quasi impossible. Par exemple, on souhaite une forte adhérence entre les pneus d'une voiture et la route. L'hiver, l'adhérence des pneus diminue en raison des températures plus froides ou de la présence de glace sur la chaussée et les risques de glissements augmentent. Comme on peut le voir, le frottement et l'adhérence dépendent de bien des facteurs. Réponds aux questions suivantes pour voir l'impact qu'auront ces facteurs sur le frottement. 

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4.2 Facteurs qui influencent le frottement

Les facteurs qui influencent le frottement sont donc les suivants : 

  1. Nature des matériaux
  2. Présence d'un lubrifiant
  3. États des surfaces
  4. Force perpendiculaire au plan 
  5. Température

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5. Synthèse

Astuce!

Tu veux réussir mieux ! Prends le temps de consigner dans le cahier de notes l'ensemble de tes apprentissages. Tu auras ainsi un cahier non seulement ordonné, mais aussi imprimable. De plus, le fait de résumer, d'expliquer, de synthétiser la matière te permet de mieux l'assimiler. Ton temps d'étude en sera sans aucun doute réduit!

Important : Lorsque tu prends des notes dans ton cahier, tu dois toujours cliquer sur "enregistrer" pour les conserver. Une fois tes notes compilées, n'oublie pas de cocher la boite à côté de cette ressource afin d'avoir accès au test de validation de la station.

Voici ce que je retiens de la station 3