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La bicyclette ou le vélo 2018 / 2019

Séance n°01 et 02

Analyse de l'objet technique

Les problématiques à développer

  • Quel est le besoin comblé par la bicyclette ?
  • Présenter le besoin grâce à la bête à corne.
  • Sans besoin, il n'est pas nécessaire de créer un nouvel objet technique
  • Quelles sont les contraintes que devra subir la bicyclette ?
  • Représentation des contraintes grâce au diagramme pieuvre.
  • Quels sont les blocs fonctionnels que nous retrouvons sur nos VTT
  • Faire le schéma fonctionnel des VTT

Glossaire:

Le besoin: C'est ce que l'être vivant doit faire pour survivre ou pour vaquer à ses occupations. Afin de pouvoir combler son besoin, l'être humain pourra concevoir et utiliser un objet technique spécifique.

Voici quelques exemples de vélo qui ont été préparés pour des activités bien précises

La bête à corne: Représentation graphique du besoin qui donne naissance à un objet technique. Ce graphique sera utilisé dans le dossier projet de notre objet technique.

La contrainte: C'est ce que l'objet technique doit supporter lors de son fonctionnement. En fonction de la contrainte, la réalisation de la même fonction de service devra faire appel à des solutions techniques différentes.

Le diagramme pieuvre ( ou diagramme des interacteurs ): La représentation des contraintes qui agissent sur un objet technique se fera toujours graphiquement par l'intermédiaire de ce type de diagramme. Nous y trouverons au centre le nom de l'objet technique et à sa périphérie l'ensemble des contraintes qu'il devra supporter.

Rappel: bête à corne ( à gauche ), diagramme pieuvre ( à droite )

La fonction technique: Un objet technique, pour fonctionner correctement devra contenir un ensemble de fonctions qui réalisent une certaine action. Pour réaliser une fonction technique spécifique d'un objet technique, nous pourrons trouver différentes solutions techniques.

Exemple de la lampe torche frontale: Il faut pouvoir l'allumer et l'éteindre, il faut avoir un stock d'énergie, il faut avoir une ampoule, il faut pouvoir l'accrocher sur sa tête, il faut plusieurs niveaux d'éclairage, ... Ce sont quelques fonctions techniques de la lampe.

Les fonctions techniques du vélo, exemples: transmission du mouvement, freinage, changement de direction, confort, sécurité, ...

La fonction d'estime: Avez-vous déjà acheté, pour vous, quelque chose qui n'est pas "beau" ? Il est très fréquent d'acheter un objet technique parce qu'il est beau, parce qu'il vous plaît. Dans ce cas nous sommes dans le domaine de l'esthétisme. A l'inverse, parfois, votre entourage achète des objets techniques que vous n'aimez pas ! Pourquoi ?

Exemple: La couleur, la forme, l'image véhiculée par l'objet technique, etc...

La fonction de service: C'est le service ( principal ) que l'objet technique ( que vous venez d'acheter ) devra vous rendre. L'objet technique est conçu pour rendre un service et il sera vendu pour remplir cet objectif.

Exemple: Quel est le service rendu par le vélo ? Faciliter le déplacement des cyclistes. Le vélo peut aussi devenir un support sportif, ou un objet technique de décoration ...

La fonction d'usage: Un objet technique aura dans la plupart des cas plusieurs fonctions d'usage. C'est la réalisation conjointe de toutes les fonctions d'usage qui permettront à l'objet technique de réaliser sa fonction de service.

Le bloc fonctionnel: C'est un sous-ensemble ( un assemblage de pièces ) d'un objet technique qui permet d'assurer une ( ou plusieurs ) fonction(s) technique(s) précise(s).

Voici un exemple de blocs fonctionnels que nous retrouvons dans un ascenseur

L'analyse fonctionnelle: L'analyse fonctionnelle consiste, pour un objet technique, à rechercher les fonctions techniques qu'il possède et utilise pour satisfaire le besoin de son utilisation. Les fonctions techniques seront également caractérisées. Cette méthode est souvent utilisée pour créer ( conception ) ou améliorer ( reconception ) un objet technique.

Le schéma fonctionnel: C'est un diagramme qui nous permet de représenter sous forme de blocs ( de boîtes ) l'objet technique que nous étudions.

Exemple du schéma fonctionnel du vélo

Exercices:

  • 1- Faites le schéma bête à corne et le diagramme pieuvre de nos VTT
  • 2- Sur nos VTT, recherchez les fonctions techniques qui s'y trouvent, ainsi que les fonctions d'estime et la fonction de service qu'ils remplissent.
  • 3- Faire une représentation de nos VTT grâce aux blocs fonctionnels ( schéma fonctionnel )

Séance n°03

Les différentes façons de représenter une idée

Le croquis: C'est un dessin fait à main levée. Il n'y a pas de règles à respecter. Tout le monde maîtrise cette technique.

Le dessin technique: C'est un dessin qui est fait en respectant des règles bien précises. Nous retrouvons ce type de dessin dans toutes les industries ( dessin industriel ) et dans tous les domaines où nous devons fabriquer quelque chose. Nous pouvons y trouver des dessins en vue éclatée, en perspective, ou encore industriel normalisé.

Le dessin en 3D ( volumique ): Ce dessin est fait avec un ordinateur et un logiciel de DAO ( dessin assisté par ordinateur ) comme Sketchup. Grâce à cette technique, nous pourrons observer une représentation virtuelle de notre objet technique en 3 dimensions.

Le schéma: Dans ce type de représentation, nous utiliserons des représentations simplifiées des pièces ou des sous-ensembles de notre objet technique.

Séance n°04

Le sous-ensemble et la solution technique

Les problématiques à développer:

  • De quoi sont composés nos VTT ( pièces, assemblages de pièces, ... )
  • Quels sont les rôles de ces sous-ensembles ?
  • Existe-t-il d'autres solutions techniques pour réaliser la même fonction technique des sous ensembles précédents ?
  • Comment pourrions-nous décrire le fonctionnement des sous-ensembles de nos VTT ?

Glossaire: rappel

  • Solution technique: C'est un assemblage de pièce qui aura pour rôle d'assurer la réalisation d'une fonction technique de l'objet technique. Pour une fonction technique il existe souvent plusieurs solutions techniques qui permettront chacune de faire face à des contraintes différentes.
  • Sous-ensemble: Ce sont des assemblages de pièces qui participent au bon fonctionnement de l'objet technique dans son ensemble, exemple: Les freins, l'éclairage, la transmission, le dérailleur, ..., d'un vélo
Quelques solutions techniques de freinage ...

L'assemblage de pièces: Les pièces, pour pouvoir fonctionner ensemble, doivent être maintenues ensembles. Il existe plusieurs méthodes d'assemblages qui se devisent en 2 familles. Nous parlerons d'assemblage démontables et indémontables.

Voici quelques exemples d'assemblages visibles sur https://www2.cslaval.qc.ca/

Roue dentée: C'est une roue qui est pourvue de dents sur toute sa périphérie. Elle est un des éléments de l'engrenage. La roue qui a le moins de dents ( dans un engrenage ) est appelée "pignon".

Simulation: Faire une simulation, c'est reproduire en laboratoire, avec une maquette ( réelle ou virtuelle ) de notre objet technique, ce qui pourrait se passer dans la réalité lorsque nous mettrons en marche notre objet technique.

Exemple de représentation de différentes liaisons mécaniques

Les assemblages: Lorsque les pièces sont fabriquées il faudra obligatoirement les maintenir ensemble. Cette liaison se fera grâce à une technique d'assemblage. Il existe 2 types d'assemblage; les assemblages démontables et indémontables. ( lien vers la page Wikipedia )

  • Les assemblages permanents / Non démontables.
  • Les assemblages démontables / Démontables sans détérioration importante.
  • Assemblage direct / Aucune pièce intermédiaire est nécessaire pour l'assemblage.
  • Assemblage indirect / L'assemblage ne peut se faire qu'avec une ou plusieurs pièces intermédiaires.

Le degré de liberté: Une fois assemblées, certaines pièces ne peuvent plus bouger les unes par rapport à d'autres ( les pièces du cadre d'un vélo / soudage ) alors que d'autres peuvent encore bouger ( la roue du vélo par rapport au cadre du vélo ou encore la fourche avant par rapport au cadre, ... )

Exercices

  • 1- Quelle est la fonction technique des différents sous-ensembles qui vous sont présentés ?
  • 2- Observez le vélo pour y trouver les différents sous-ensembles qui le composent. Quelle est la fonction technique de chacun de ces sous-ensembles ?
  • 3- Existe-t-il d'autres solutions techniques pour assurer les fonctions techniques précédentes ( lien vers le site internet technoargia )?
  • 4- Compréhension et description du fonctionnement d'un sous ensemble: Utilisez les maquettes mis à votre disposition sur les établis pour comprendre le fonctionnement de certains sous-ensembles de nos VTT.
  • 5- Compréhension et description du fonctionnement d'un sous-ensemble: Utilisez l'application "freinage" de Jeulin pour comprendre le fonctionnement de différentes solutions techniques du freinage.
  • 6- CDP Laval: Observez la vidéo et reportez sur votre feuille les différents types d'assemblage qui existent. Lesquels ont été utilisés pour assembler les pièces de notre VTT ? ( lien vers les séquences vidéos )
  • Devoir maison: Faire une présentation de l'évolution des bicyclettes sous forme de chronologie.

Séance n°05 et n°06

Les matériaux

Les problématiques à développer:

  • Pourquoi le VTT n'est-il pas fabriqué avec du bois ?
  • Tous les matériaux ont ils les mêmes caractéristiques ? C'est quoi une caractéristique ?
  • Comment pouvons nous "mesurer" une caractéristique ?
  • C'est quoi une famille de matériaux ? Il en existe combien ?
  • Comment pouvons-nous donner une forme à un matériau ?
  • Comment pouvons-nous assembler des pièces ? Les pièces peuvent-elles bouger les unes par rapport aux autres ? ( degré de liberté )

Glossaire:

Les matériaux: Ils peuvent être naturels ou artificiels. Le matériau est la matière que nous allons utiliser pour fabriquer une pièce.

Familles de matériaux: Il en existe 3, les métaux, les minéraux et les organiques. La combinaison de matériaux différents permet de créer une 4eme famille, les composites. Dans le cas des métaux, le mélange de plusieurs métaux permet de créer un alliage.

Voici une représentation des 3 familles de matériaux et les matériaux composites

Les caractéristiques des matériaux: Chaque matériau réagit d'une certaine façon à la pression, à la traction, à la flexion ou encore à la corrosion, ...

Exemple de quelques caractéristiques des matériaux ( Delagrave 6eme, programme de technologie )
  • Continuité électrique: Capacité d'un matériaux à laisser passer un courant électrique ( outillage: Multimètre / Ohmmètre ) ( lien wikipedia )
  • Résistance à la rupture: Lors de ce test, nous allons étirer l'échantillon jusqu'à ce qu'il "casse". Nous déterminerons ainsi la force nécessaire à casser l'échantillon. ( lien wikipedia )
  • Dureté: C'est la résistance qu'oppose un matériau à la pénétration d'un poinçon sur sa surface. Si le poinçon fait une petite marque, le matériau est dur. A l'inverse si le poinçon fait une grande marque, le matériau est mou. ( lien wikipedia )
  • Continuité thermique: C'est la capacité du matériau à isoler de la chaleur. ( lien wikipedia )
  • Masse volumique: Elle est aussi appelée densité volumique de masse, c'est une grandeur physique qui caractérise la masse du matériau par unité de volume. ( lien wikipedia )
  • Elasticité: En physique, l'élasticité est la propriété d'un matériau solide à retrouver sa forme d'origine après avoir été déformé. ( lien wikipedia )
  • ...

La "mesure" des caractéristiques des matériaux: Il existe des procédure et des instruments spécifiques qui peuvent nous aider à "mesurer" des caractéristiques précises sur nos matériaux. Chaque mesure devra se faire sur un échantillon de matériau. Cet échantillon aura dû être fabriqué en respectant certaines normes.

Echantillon ( éprouvette ): C'est une pièce qui a été fabriquée en respectant certaines normes ( de forme et de dimensions ). Quel que soit le matériau et la propriété que nous allons étudier, la forme de l'échantillon devra toujours être la même.

La mise en forme des matériaux: Pour passer de son état initial à la pièce finale, le matériau devra obligatoirement changer de forme. Ce changement se fera toujours avec une machine et/ou des outils.

De gauche à droite: Une illustration de mise en forme des matériaux et quelques procédés d'assemblages.

Exercice:

  • 1- Quels sont les matériaux que nous pouvons retrouver sur nos VTT. Pourquoi ont-ils été choisis pour faire ces pièces ?
  • 2- Faites quelques tests sur les matériaux qui ont été utilisés pour faire nos VTT ( conductibilité électrique, flexibilité, dureté, ... )
  • 3- Utilisez le document mis à votre disposition pour retrouver la famille d'appartenance des matériaux que vous devez analyser. ( lien vers la procédure de détermination en ligne )
  • 4- CDP Laval: Observez la vidéo et reportez sur votre feuille les différents procédés de mise en forme des matériaux. Lesquels ont été utilisés pour faire les pièces de notre VTT ? ( lien vers les séquences vidéos )

Séance n°07

L'outillage

Les problématiques à développer:

  • Quels sont les outils communs qui existent dans nos caves, nos ateliers, dans notre salle de classe.
  • Que devrions-nous réparer sur nos VTT et comment ?
  • Existe-t-il des outils précis pour démonter les assemblages des sous-ensembles à réparer ?
  • Existe-t-il des procédures pour nous guider dans le démontage / remontage ?

Glossaire:

Solution technique: C'est un assemblage de pièces qui aura pour rôle de permettre à un objet technique de réaliser une de ses fonctions techniques. A l'inverse, nous pouvons réaliser une fonction technique grâce à diverses solutions techniques.

Exemple de quelques solutions technique pour le freinage du vélo

Outil ( portatif ): Il est un complément à la main de l'Homme. Il nous permet de modifier l'état ou l'aspect d'un matériau, d'une pièce, d'un objet technique. L'outil peut être portatif, manuel, électrique, ...

Exemple de quelques outils portatifs ( électriques ou non )

Notice d'entretien, d'utilisation: Ce document contient un grand nombre d'informations qui nous permettront de comprendre le fonctionnement d'un objet technique, savoir comment l'entretenir ou le réparer, ...

Exercice:

  • 1- Observez nos VTT et repérez les sous-ensembles qui nécessitent une réparation. Quels outils devrez-vous utiliser pour faire la réparation ?
  • 2- Observez la notice de nos VTT et décrivez le contenu qui s'y trouve ( texte, dessins, croquis, ... ) ( lien vers la notice en ligne )
  • 3- Faites une affiche en décrivant l'ensemble des outils qui seront nécessaires pour faire différentes réparations sur nos VTT.
  • 4- Réalisez quelques dépannages sur nos VTT après avoir repéré les dépannages à faire.

Séance n°08

Evolution des transports

Les problématiques à développer:

  • Les objets techniques évoluent-ils ?
  • Connaissez-vous de grands changements "pour faire la même chose" dans le domaine des transports ?
  • Comment les moyens de transport ont-ils évolué ?
  • Le développement durable a-t-il une influence sur l'évolution des moyens de transport ?
  • Pour les bicyclettes, quelles ont été les directions / domaines de leurs évolutions ?

Glossaire:

Evolution des techniques: Les techniques évoluent en permanence car l'être humain est toujours en quête d'une amélioration des performances de l'objet technique ou du système technique. L'évolution des techniques est essentiellement dû à une recherche permanente de réduction des coûts de fabrication et donc du prix de vente ( produire plus, plus vite, moins chère, ... )

Invention: C'est quelque chose de nouveau, comme une méthode, un matériau, un procédé de fabrication, un objet technique, qui permet de résoudre un problème technique ou de combler un besoin.

Innovation: L'innovation se base sur une invention et sur son amélioration ( des performances, des caractéristiques, ... ). Pour faire de l'innovation il faudra proposer un objet technique qui sera "mieux" que le précédent.

Voici 4 exemples d'invention et d'innovations
  • Rupture technologique: Elle correspond au moment où nous utilisons un nouvel objet technique pour faire exactement la même chose qu'avec l'objet technique qu'il remplace mais en utilisant une technologie totalement nouvelle ( exemple: photo argentique vs photo numérique ou encore téléphonie portable vs cabine téléphonique, ... )
Exemples de ruptures technologiques pour la même fonction de service: sauvegarder/écouter de la musique

Exercice:

  • 1- Utilisation du logiciel Xynops "Le vélo". Trouvez les évolutions les plus importantes de la bicyclette.
  • 2- Comment ont évolués les sous-ensembles de la bicyclette ?
  • 3- Dans quel ordre sont apparus les différentes bicyclettes que vous avez sous les yeux ( feuille avec des illustrations ). ( lien vers la visite virtuelle du musée en ligne du CNAM )
  • 4- Complétez l'affiche TS "évolution des transports" en classant dans l'ordre l'apparition des différentes évolutions des objets techniques. Quels sont les changements que nous pouvons y voir ?
  • Devoir maison: Choisissez un sous-ensemble de la bicyclette et présentez son évolution ( 1 page A4, texte, images, date d'apparition, ... ).

Séance n°09

La sécurisation du vélo

Les problématiques à développer:

  • Les vélos doivent-ils respecter des normes et des lois ? Si oui, lesquelles ?
  • Tous les vélos ont-ils le droit de circuler sur la route ? Si non, pourquoi ?
  • Pour quelles raisons le vélo doit il respecter toutes ces contraintes ?

Glossaire:

  • Rappel: La contrainte: C'est ce que l'objet technique devra subir et respecter lors de son fonctionnement ( son utilisation )

Le code de la route: Ce sont toutes les règles et lois qui doivent être respectées lorsque vous êtres un usager de la route avec un moyen de transport quelconque.

Voici quelques panneaux issus du code de la route et que nous devons respecter à partir du moment où nous devenons des usagers de la route ( même à bicyclette )

La norme: Ce sont les règles que nous nous engageons tous à respecter. Elles ne sont pas toujours imposées par la loi mais peuvent être proposées par les industries.

Equipement: Une bicyclette sera composée de différents sous-ensembles qui ne seront pas toujours nécessaires à son fonctionnement ( réalisation de sa fonction de service ), mais qui permettront à son utilisateur d'améliorer son confort, sa sécurité, ... ( exemple: les lampes, garde-boues, dérailleur, assistance électrique, ... )

Equipements obligatoires et optionnels de la bicyclette

Dépannage: Lors d'une défaillance, un objet technique n'a pas toujours besoin d'être jeté. Parfois il peut être réparé ou dépanné. Dans ce cas il faudra trouver la pièce défectueuse et la remplacer par une nouvelle pièce opérationnelle.

Dépanner ou jeter ?

Coût: C'est le prix, l'argent qu'il faudra dépenser pour acheter ou fabriquer quelque chose. Il existe différents types de coûts, comme les coûts de fabrication, de main d'oeuvre, de fourniture, machines, d'électricité, de chauffage, etc...

Exercice:

  • 1- Quels sont les équipements obligatoires sur un vélo ( après lecture du document du CD68 ). Quelles sont les fonctions de ces équipements et quels sont leurs impacts sur le cycliste.
  • 2- Quels sont les équipements obligatoires qui n'existent pas ( qui ne fonctionnent pas ) sur nos VTT. Que devrions-nous faire pour régler ce problème ? Devrons-nous réparer, dépanner, acheter, fabriquer l'équipement qui manque ou qui est défaillant.
  • 3- Utilisez le site internet decathlon.fr pour retrouver le prix des pièces et objets techniques que nous devrons acheter pour remettre nos VTT en état de marche. Faites une estimation du coût de la fabrication.
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.. Oliger
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Credits:

Inclut une image créée par yorgunum - "bicycles bikes sports"