Ressources · 3ᵉ · Technologie
Analyse fonctionnelle et structurelle d'un objet technique
Fonction d'usage et fonctions techniques, solutions techniques, diagramme fonctionnel, décrire la structure et le fonctionnement d'un objet, croquis, schémas et modélisation 3D (CAO)
À propos de cette page
Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Analyse fonctionnelle et structurelle d'un objet technique
Fonction d'usage et fonctions techniques, solutions techniques, diagramme fonctionnel, décrire la structure et le fonctionnement d'un objet, croquis, schémas et modélisation 3D (CAO)
Durée : 55 min – Sans document – Sur 20 points · Technologie 3ᵉ
Les réponses doivent être rédigées et justifiées. Soigne l'orthographe et la présentation.
Exercice 1 – Les fonctions d'un vélo à assistance électrique (analyse d'un document)
(4 pts)- a)Document : fiche descriptive d'un vélo à assistance électrique (VAE).
Formuler la fonction d'usage du VAE, puis relever deux éléments du document qui relèvent de la fonction d'estime, en justifiant.Élément Description Batterie lithium-ion 36 V, 13 Ah, amovible, fixée sur le cadre Moteur 250 W, placé au pédalier Capteur de pédalage déclenche l'assistance quand le cycliste pédale Écran au guidon affiche la vitesse et la charge restante Freins à disque, à commande hydraulique Cadre aluminium peint en vert olive mat Selle cuir cousu main - b)Donner la fonction technique réalisée par chacune de ces solutions : la batterie, le moteur, les freins à disque.
- c)Un élève écrit : « Fonction d'usage du VAE : avoir un moteur de 250 W. » Expliquer ses deux erreurs, puis corriger.
- d)Le capteur de pédalage et l'écran réalisent-ils une fonction d'usage, une fonction technique ou une fonction d'estime ? Pour chacun, justifier et formuler la fonction.
Exercice 2 – Compléter le diagramme FAST d'un lampadaire solaire
(4 pts)- a)Document : extrait du diagramme FAST d'un lampadaire solaire autonome.
Compléter les cases (1), (2) et (3) par une solution technique adaptée.Fonction d'usage Fonctions techniques Solutions techniques Éclairer un chemin la nuit sans raccordement au réseau FT1 : capter l'énergie solaire panneau photovoltaïque FT2 : stocker l'énergie (1) …… FT3 : détecter la tombée de la nuit (2) …… FT4 : produire la lumière (3) …… FT5 : (4) …… mât en acier scellé dans un socle en béton - b)Compléter la case (4) par une fonction technique correctement formulée, puis expliquer comment on sait qu'il faut un verbe dans cette case.
- c)Répondre en lisant le diagramme, en précisant à chaque fois le sens de lecture utilisé : « Pourquoi le lampadaire a-t-il un panneau photovoltaïque ? » puis « Comment le lampadaire conserve-t-il l'énergie pour la nuit ? »
- d)La commune veut que la lumière ne s'allume qu'au passage d'un piéton, pour économiser la batterie. Proposer la fonction technique et la solution technique à ajouter, et dire où les placer dans le diagramme.
Exercice 3 – Choisir la batterie d'une perceuse-visseuse (lecture d'un tableau)
(4 pts)- a)Un fabricant choisit la batterie d'une perceuse-visseuse sans fil. Cahier des charges : masse au plus 500 g, capacité au moins 1,5 Ah, coût au plus 60 €.
Vérifier, pour chaque batterie, le respect des trois exigences. Laquelle ou lesquelles peut-on retenir ?Batterie Technologie Capacité Masse Coût A nickel-métal hydrure 1,8 Ah 620 g 29 € B lithium-ion 2,0 Ah 380 g 45 € C lithium-ion 4,0 Ah 0,69 kg 79 € - b)Pour comparer l'autonomie à masse égale, calculer pour chaque batterie la capacité par gramme, en mAh/g, arrondie au dixième (1 Ah = 1 000 mAh).
- c)Un élève affirme : « Il faut prendre C : elle a la plus grande capacité et la meilleure capacité par gramme. » Expliquer pourquoi son raisonnement est incorrect.
- d)Le client accepte finalement une masse de 700 g et un coût de 80 € (capacité toujours au moins 1,5 Ah). Quelles batteries respectent alors le cahier des charges ? Si l'on retient celle qui offre la meilleure capacité par gramme, laquelle choisit-on ?
Exercice 4 – Structure d'une lampe de bureau articulée (nomenclature et liaisons)
(4 pts)- a)Document : nomenclature d'une lampe de bureau articulée.
Combien de références différentes et combien de pièces au total faut-il pour monter une lampe ? Détailler le calcul.Rep. Nb Désignation Observation 1 1 socle lesté fonte 2 1 bras inférieur tube d'acier 3 1 bras supérieur tube d'acier 4 1 abat-jour aluminium 5 3 vis M6 acier 6 3 écrou à oreilles M6 acier 7 2 ressort d'équilibrage acier 8 1 module LED collé dans l'abat-jour 9 1 interrupteur clipsé dans le socle - b)Chaque articulation (socle/bras inférieur, bras inférieur/bras supérieur, bras supérieur/abat-jour) est réalisée par une vis (5) et un écrou à oreilles (6). Nommer la liaison entre deux pièces articulées quand l'écrou est desserré, puis quand il est serré à fond. Justifier.
- c)Nommer la liaison entre le module LED (8) et l'abat-jour (4) et préciser si elle est démontable. Quelle conséquence pour l'utilisateur si la LED tombe en panne ?
- d)Donner la fonction technique des ressorts d'équilibrage (7), puis décrire en quelques étapes ordonnées le fonctionnement de la lampe lorsque l'utilisateur oriente la lumière vers son cahier.
Exercice 5 – Représenter et modéliser un porte-stylo (échelle et CAO)
(4 pts)- a)Un porte-stylo de bureau est dessiné à l'échelle 1:2. Sur le dessin, on mesure une longueur de 37,5 mm et une hauteur de 14 mm ; la largeur porte la cote « 40 ». Donner les trois dimensions réelles, puis la longueur du trait si l'on redessine l'objet à l'échelle 2:1.
- b)On modélise ce porte-stylo en CAO : un pavé de 75 mm × 40 mm × 28 mm, un trou vertical de diamètre 10 mm et de profondeur 20 mm pour le stylo, et les quatre arêtes verticales arrondies (rayon 5 mm). Donner, dans l'ordre, les opérations à réaliser dans le modeleur en nommant chaque fonction.
- c)Calculer le volume du porte-stylo sans tenir compte des arrondis, en mm³ puis en cm³ arrondi au dixième. On donne : volume d'un cylindre = π × rayon² × hauteur.
- d)Donner deux avantages de la modélisation 3D avant fabrication, puis une limite, en expliquant pourquoi la pièce imprimée peut ne pas correspondre exactement au modèle.
Bon courage !
Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).
Voir le corrigé et le barème
Corrigé et barème – Analyse fonctionnelle et structurelle d'un objet technique
Fonction d'usage et fonctions techniques, solutions techniques, diagramme fonctionnel, décrire la structure et le fonctionnement d'un objet, croquis, schémas et modélisation 3D (CAO)
Durée : 55 min – Sans document – Sur 20 points · Technologie 3ᵉ
Exercice 1 – Les fonctions d'un vélo à assistance électrique (analyse d'un document)
(4 pts)- a)Fonction d'usage : déplacer une personne à vélo en réduisant son effort. Estime : la peinture vert olive mat du cadre et la selle en cuir cousu main, qui rendent le vélo plus attrayant sans changer le service rendu. (1)
- b)Batterie : stocker l'énergie électrique ; moteur : convertir l'énergie électrique en mouvement pour aider le cycliste ; freins à disque : ralentir et arrêter le vélo. (1)
- c)« Un moteur de 250 W » est une solution technique, pas un service rendu ; « avoir » n'exprime pas à quoi sert l'objet. Correction : « déplacer une personne en réduisant son effort de pédalage ». (1)
- d)Deux fonctions techniques : capteur → détecter que le cycliste pédale (pour déclencher l'assistance) ; écran → informer le cycliste (vitesse, charge restante). (1)
Erreur fréquente — Mélanger ce que l'objet fait pour l'utilisateur (usage), ce que font ses parties (fonctions techniques) et ce qui le rend désirable (estime) fait perdre la plupart des points de ce type d'exercice.
Exercice 2 – Compléter le diagramme FAST d'un lampadaire solaire
(4 pts)- a)batterie (accumulateur) ; (2) capteur de luminosité (cellule photosensible) ; (3) lampe à LED. (1)
- b)maintenir la lampe et le panneau en hauteur. La case est dans la colonne des fonctions techniques, en face d'une solution : il faut un verbe à l'infinitif. (1)
- c)Pourquoi (droite → gauche) : pour capter l'énergie solaire (FT1), afin d'éclairer sans réseau. Comment (gauche → droite) : en stockant l'énergie (FT2) dans une batterie. (1)
- d)FT : détecter la présence d'un piéton → ST : détecteur de mouvement infrarouge ; nouvelle ligne dans la colonne des fonctions techniques, reliée à la fonction d'usage. (1)
Méthode — Avant de remplir une case d'un FAST, regarder sa colonne : une fonction s'écrit avec un verbe à l'infinitif, une solution avec le nom d'un élément concret.
Exercice 3 – Choisir la batterie d'une perceuse-visseuse (lecture d'un tableau)
(4 pts)- a)0,69 kg = 690 g. A : 620 g > 500 g, refusée. B : 380 g, 2,0 Ah, 45 € : conforme. C : 690 g > 500 g et 79 € > 60 €, refusée. Seule B est retenue. (1)
- b)A : 1 800 ÷ 620 ≈ 2,9 mAh/g ; B : 2 000 ÷ 380 ≈ 5,3 mAh/g ; C : 4 000 ÷ 690 ≈ 5,8 mAh/g. (1)
- c)Une solution qui ne respecte pas une exigence du cahier des charges est éliminée d'office : C dépasse la masse (690 g > 500 g) et le coût (79 € > 60 €), quelles que soient ses qualités. (1)
- d)A (620 g ; 29 €), B (380 g ; 45 €) et C (690 g ; 79 €) respectent toutes les exigences ; meilleure capacité par gramme : C (5,8 mAh/g). (1)
Le point clé — On élimine d'abord les solutions hors cahier des charges, après avoir mis toutes les grandeurs dans la même unité ; on ne classe qu'ensuite celles qui restent.
Exercice 4 – Structure d'une lampe de bureau articulée (nomenclature et liaisons)
(4 pts)- a)9 références ; 1 + 1 + 1 + 1 + 3 + 3 + 2 + 1 + 1 = 14 pièces. (1)
- b)Écrou desserré : liaison pivot (une seule rotation autour de la vis). Écrou serré à fond : plus aucun mouvement, encastrement démontable. (1)
- c)Encastrement non démontable (collage) : on ne peut pas remplacer la LED seule, il faut changer tout l'abat-jour. (1)
- d)Ressorts : compenser le poids des bras pour maintenir la position choisie. Fonctionnement : desserrer les écrous → faire pivoter bras et abat-jour → les ressorts équilibrent le poids → resserrer les écrous pour bloquer. (1)
Attention — Une même paire de pièces peut changer de liaison selon le réglage : on décrit toujours la liaison dans la situation précisée par l'énoncé.
Exercice 5 – Représenter et modéliser un porte-stylo (échelle et CAO)
(4 pts)- a)Longueur : 37,5 × 2 = 75 mm ; hauteur : 14 × 2 = 28 mm ; largeur : 40 mm (la cote donne déjà la dimension réelle). À l'échelle 2:1 : 75 × 2 = 150 mm. (1)
- b)Esquisse du rectangle 75 × 40 mm (cotes, contraintes) ; 2. extrusion de 28 mm ; 3. esquisse d'un cercle de diamètre 10 mm sur la face du dessus, puis enlèvement de matière sur 20 mm ; 4. congés de rayon 5 mm sur les quatre arêtes verticales. (1)
- c)Pavé : 75 × 40 × 28 = 84 000 mm³ ; trou : π × 5² × 20 ≈ 1 570,8 mm³ ; V ≈ 82 429 mm³ ≈ 82,4 cm³. (1)
- d)Avantages : une cote modifiée met à jour le modèle ; on vérifie dimensions et assemblage, on calcule volume et masse sans gaspiller de matière. Limite : modèle idéal (remplissage partiel, précision de l'imprimante, retrait de la matière) : il faut mesurer la pièce réelle et la comparer au cahier des charges. (1)
À retenir — L'échelle ne s'applique qu'aux traits mesurés sur le dessin : une cote est déjà la dimension réelle, et un volume se convertit en cm³ en divisant les mm³ par 1 000.
Ce document est la propriété intellectuelle de Ben, professeur particulier (benprofparticulier.fr), protégée par le Code de la propriété intellectuelle (art. L. 111-1 et L. 122-4). Il est mis à disposition pour un usage personnel de révision. Toute reproduction, diffusion, mise en ligne ou revente, totale ou partielle, sans autorisation écrite est interdite et constitue une contrefaçon (art. L. 335-2).
Ce contrôle de technologie 3ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Analyse fonctionnelle et structurelle d'un objet technique » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Les fonctions d'un vélo à assistance électrique (analyse d'un document)/ 4 pts
- Exercice 2 — Compléter le diagramme FAST d'un lampadaire solaire/ 4 pts
- Exercice 3 — Choisir la batterie d'une perceuse-visseuse (lecture d'un tableau)/ 4 pts
- Exercice 4 — Structure d'une lampe de bureau articulée (nomenclature et liaisons)/ 4 pts
- Exercice 5 — Représenter et modéliser un porte-stylo (échelle et CAO)/ 4 pts
Notions évaluées
Besoin, fonction d'usage et fonction d'estime, Fonctions techniques et solutions techniques, Le diagramme FAST, Comparer et choisir des solutions techniques, Décrire la structure : pièces, nomenclature, liaisons, Décrire le fonctionnement.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
Voir tous les contrôles de technologie 3ᵉ · tous les devoirs surveillés corrigés
Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Analyse fonctionnelle et structurelle d'un objet technique » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de technologie de troisième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Analyse fonctionnelle et structurelle d'un objet technique » du programme officiel de technologie en troisième, soit Besoin, fonction d'usage et fonction d'estime, Fonctions techniques et solutions techniques, Le diagramme FAST, Comparer et choisir des solutions techniques.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
Soutien scolaire à Marseille · Cours particuliers au collège · Aide aux devoirs