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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
Ces problèmes corrigés sur « Analyse fonctionnelle et structurelle d'un objet technique » en troisième permettent d'appliquer le cours à des situations concrètes en technologie. Ils suivent le programme officiel de troisième et se résolvent étape par étape. Au programme : Besoin, fonction d'usage et fonction d'estime, Fonctions techniques et solutions techniques, Le diagramme FAST, Comparer et choisir des solutions techniques. Cherche au brouillon, saisis ta réponse puis clique sur « Vérifier » pour te corriger. Idéal pour développer le raisonnement, la rigueur et la confiance avant une évaluation. Problèmes gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour progresser en technologie en troisième.
Résous chaque problème, écris ta réponse puis clique sur « Vérifier ». Pose tes calculs au brouillon.
Facile
Pb. 1 — Le robot aspirateurDocument : « Ce robot nettoie les sols d'un appartement sans intervention. Il avance sur deux roues motrices, aspire la poussière grâce à une turbine et nettoie les bords avec une brosse latérale rotative. Il détecte les obstacles avec un pare-chocs à contacts et des capteurs infrarouges, puis retourne seul sur sa base pour recharger sa batterie. Sa coque existe en blanc laqué ou en noir mat. »
Formule la fonction d'usage du robot.
Nettoyer le sol d'un logement de façon autonome.Verbe à l'infinitif + complément, sans citer de composant.La turbine réalise la fonction technique « la poussière ».
La turbine crée la dépression qui aspire la poussière.Quelle solution technique réalise la fonction « nettoyer les bords et les coins » ?
Élément concret cité dans le document.Quelle fonction technique la base réalise-t-elle ? la batterie.
La base est la solution ; « recharger la batterie » est la fonction.Quelle phrase du document relève de la fonction d'estime ? Justifie.
« Sa coque existe en blanc laqué ou en noir mat » : la couleur ne change rien au nettoyage, elle joue seulement sur l'apparence et le goût de l'acheteur.L'estime ne change pas le service rendu.Une même fonction technique est réalisée par deux solutions différentes. Laquelle, et par quelles solutions ?
« Détecter les obstacles » : par le pare-chocs à contacts (au toucher) et par les capteurs infrarouges (à distance).Deux solutions complémentaires rendent la détection plus sûre.Voir le corrigé
- Réponse libre — exemple : Nettoyer le sol d'un logement de façon autonome. — Verbe à l'infinitif + complément, sans citer de composant.
- aspirer — La turbine crée la dépression qui aspire la poussière.
- brosse latérale rotative — Élément concret cité dans le document.
- recharger — La base est la solution ; « recharger la batterie » est la fonction.
- Réponse libre — exemple : « Sa coque existe en blanc laqué ou en noir mat » : la couleur ne change rien au nettoyage, elle joue seulement sur l'apparence et le goût de l'acheteur. — L'estime ne change pas le service rendu.
- Réponse libre — exemple : « Détecter les obstacles » : par le pare-chocs à contacts (au toucher) et par les capteurs infrarouges (à distance). — Deux solutions complémentaires rendent la détection plus sûre.
Pb. 2 — La perforatrice de bureauNomenclature d'une perforatrice à deux trous.
| Rep. | Nb | Désignation |
|---|---|---|
| 1 | 1 | socle |
| 2 | 1 | levier |
| 3 | 2 | poinçon |
| 4 | 2 | ressort de rappel |
| 5 | 1 | axe du levier |
| 6 | 1 | tiroir à confettis |
| 7 | 1 | guide-papier réglable |
Quel repère réalise la fonction « percer le papier » ?
Les deux poinçons (rep. 3), un par trou.Liaison entre le levier (2) et le socle (1), autour de l'axe (5) :
Le levier ne peut que tourner autour de l'axe.Le guide-papier (7) coulisse le long du socle pour s'adapter au format de la feuille. Liaison :
Une seule translation, puis on le laisse en place.Quelle fonction technique réalisent les ressorts de rappel (4) ?
Remettre les poinçons et le levier en position haute quand on relâche le levier.Une fonction s'écrit avec un verbe à l'infinitif.Décris, dans l'ordre, le fonctionnement de la perforatrice quand on perce une feuille.
On appuie sur le levier (2) : il pivote autour de l'axe (5) et enfonce les poinçons (3), qui traversent la feuille en comprimant les ressorts (4). Les confettis tombent dans le tiroir (6). On relâche : les ressorts remontent les poinçons et le levier.Action de l'utilisateur → réaction des pièces → effet obtenu → retour en position.Voir le corrigé
- 3 — Les deux poinçons (rep. 3), un par trou.
- pivot — Le levier ne peut que tourner autour de l'axe.
- glissière — Une seule translation, puis on le laisse en place.
- Réponse libre — exemple : Remettre les poinçons et le levier en position haute quand on relâche le levier. — Une fonction s'écrit avec un verbe à l'infinitif.
- Réponse libre — exemple : On appuie sur le levier (2) : il pivote autour de l'axe (5) et enfonce les poinçons (3), qui traversent la feuille en comprimant les ressorts (4). Les confettis tombent dans le tiroir (6). On relâche : les ressorts remontent les poinçons et le levier. — Action de l'utilisateur → réaction des pièces → effet obtenu → retour en position.
Moyen
Pb. 3 — Éclairer un abri de jardinUne famille veut éclairer un abri de jardin situé à 30 m de la maison. Trois solutions sont comparées (notes sur 4, 4 = très bien).
| Critère (coefficient) | A : réglette LED à piles | B : LED + panneau solaire + batterie | C : raccordement au réseau |
|---|---|---|---|
| faible coût (× 2) | 4 | 2 | 1 |
| autonomie (× 3) | 1 | 3 | 4 |
| facilité d'installation (× 1) | 4 | 3 | 1 |
Total pondéré de la solution A : points
4 × 2 + 1 × 3 + 4 × 1 = 8 + 3 + 4 = 15.Total pondéré de la solution B : points
2 × 2 + 3 × 3 + 3 × 1 = 4 + 9 + 3 = 16.Total pondéré de la solution C : points
1 × 2 + 4 × 3 + 1 × 1 = 2 + 12 + 1 = 15.Solution retenue (lettre) :
B a le plus grand total, de peu : le choix est serré.Le budget devient la priorité : coût × 3, autonomie × 2, installation × 1. Solution retenue :
A : 12 + 2 + 4 = 18 ; B : 6 + 6 + 3 = 15 ; C : 3 + 8 + 1 = 12.Pourquoi la solution C, la meilleure en autonomie, n'est-elle retenue dans aucun des deux cas ?
Elle est la plus chère et la plus difficile à installer (30 m de câble à enterrer et protéger) : ses bonnes notes en autonomie ne compensent pas ses mauvaises notes sur les autres critères.Un choix est un compromis entre tous les critères.Voir le corrigé
- 15 — 4 × 2 + 1 × 3 + 4 × 1 = 8 + 3 + 4 = 15.
- 16 — 2 × 2 + 3 × 3 + 3 × 1 = 4 + 9 + 3 = 16.
- 15 — 1 × 2 + 4 × 3 + 1 × 1 = 2 + 12 + 1 = 15.
- B — B a le plus grand total, de peu : le choix est serré.
- A — A : 12 + 2 + 4 = 18 ; B : 6 + 6 + 3 = 15 ; C : 3 + 8 + 1 = 12.
- Réponse libre — exemple : Elle est la plus chère et la plus difficile à installer (30 m de câble à enterrer et protéger) : ses bonnes notes en autonomie ne compensent pas ses mauvaises notes sur les autres critères. — Un choix est un compromis entre tous les critères.
Pb. 4 — Imprimer un support de téléphoneUn élève modélise en CAO un support de téléphone formé de deux plaques : une base de 90 mm × 70 mm × 6 mm et un dossier de 90 mm × 80 mm × 5 mm, posé sur la base. Il avait d'abord dessiné le support sur papier à l'échelle 1:2. Il l'imprimera en PLA, de masse volumique 1,25 g/cm³ ; le filament coûte 25 € le kilogramme.
Sur le dessin à l'échelle 1:2, la longueur de la base mesure mm.
90 ÷ 2 = 45 mm.Volume de la base : cm³
90 × 70 × 6 = 37 800 mm³ = 37,8 cm³.Volume total du support (base + dossier) : cm³
Dossier : 90 × 80 × 5 = 36 000 mm³ = 36 cm³ ; 37,8 + 36 = 73,8 cm³.Masse calculée par le logiciel pour une pièce pleine : g (arrondie à l'unité)
73,8 × 1,25 = 92,25 g ≈ 92 g.Coût du filament pour cette pièce pleine : € (arrondi au centime)
92,25 g = 0,092 25 kg ; 0,092 25 × 25 ≈ 2,31 €.La pièce imprimée pèse en réalité 41 g. Explique cet écart entre le modèle et le réel.
L'imprimante ne remplit pas tout l'intérieur : elle trace des parois pleines et un remplissage partiel en quadrillage. Le modèle CAO, lui, suppose une pièce pleine. C'est un écart entre la simulation et le réel, qu'il faut vérifier par un essai (solidité du support).Le modèle est idéal ; la pièce fabriquée ne l'est pas.Voir le corrigé
- 45 — 90 ÷ 2 = 45 mm.
- 37,8 — 90 × 70 × 6 = 37 800 mm³ = 37,8 cm³.
- 73,8 — Dossier : 90 × 80 × 5 = 36 000 mm³ = 36 cm³ ; 37,8 + 36 = 73,8 cm³.
- 92 — 73,8 × 1,25 = 92,25 g ≈ 92 g.
- 2,31 — 92,25 g = 0,092 25 kg ; 0,092 25 × 25 ≈ 2,31 €.
- Réponse libre — exemple : L'imprimante ne remplit pas tout l'intérieur : elle trace des parois pleines et un remplissage partiel en quadrillage. Le modèle CAO, lui, suppose une pièce pleine. C'est un écart entre la simulation et le réel, qu'il faut vérifier par un essai (solidité du support). — Le modèle est idéal ; la pièce fabriquée ne l'est pas.
Difficile
Pb. 5 — Le volet roulant électriqueDocument : « Le tablier du volet, formé de lames en aluminium articulées entre elles, coulisse dans deux coulisses latérales. En haut, il s'enroule autour d'un axe logé dans un coffre ; un moteur tubulaire placé à l'intérieur de cet axe le fait tourner. Des attaches relient la lame du haut à l'axe. L'utilisateur commande la montée et la descente avec un interrupteur mural ; des fins de course intégrés au moteur l'arrêtent automatiquement en position haute et en position basse. »
Formule la fonction d'usage du volet roulant.
Occulter la fenêtre : protéger la pièce de la lumière, de la chaleur et des regards.Ce que l'utilisateur attend, pas la façon d'y arriver.Liaison entre une lame du tablier et les coulisses latérales :
La lame ne peut que monter ou descendre dans la coulisse.Liaison entre l'axe d'enroulement et le coffre :
L'axe tourne sur lui-même sans se déplacer.Complète le FAST : fonction technique « le tablier en position haute et basse » → solution : fins de course du moteur.
Les fins de course coupent le moteur au bon moment.Le moteur tourne, mais le tablier ne monte pas. En t'appuyant sur la structure décrite, indique la pièce à vérifier en priorité et justifie.
Les attaches entre la lame du haut et l'axe : le moteur fait bien tourner l'axe, donc c'est la liaison entre l'axe et le tablier qui ne transmet plus le mouvement (attache cassée ou décrochée).On suit le trajet du mouvement dans la structure et on cherche où il s'interrompt.Voir le corrigé
- Réponse libre — exemple : Occulter la fenêtre : protéger la pièce de la lumière, de la chaleur et des regards. — Ce que l'utilisateur attend, pas la façon d'y arriver.
- glissière — La lame ne peut que monter ou descendre dans la coulisse.
- pivot — L'axe tourne sur lui-même sans se déplacer.
- arrêter — Les fins de course coupent le moteur au bon moment.
- Réponse libre — exemple : Les attaches entre la lame du haut et l'axe : le moteur fait bien tourner l'axe, donc c'est la liaison entre l'axe et le tablier qui ne transmet plus le mouvement (attache cassée ou décrochée). — On suit le trajet du mouvement dans la structure et on cherche où il s'interrompt.
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