Évolution des objets : besoins, fonctions et principes techniques
Objet technique, besoin et fonction d’usage ; pourquoi les objets évoluent : besoins, inventions, innovations, développement durable ; fonction technique, solution technique et principe technique ; comparer deux principes techniques pour une même fonction ; ranger des objets dans l’ordre chronologique.
À propos de cette page
Cinq problèmes corrigés sur des objets réels : la perceuse-visseuse sans fil et ses solutions techniques, une exposition sur la musique enregistrée du phonographe au baladeur MP3, trois thermomètres à comparer pour une cantine, une plaque de cuisson pour un gîte de montagne et le vélo à assistance électrique de 1993 comparé à un vélo de ville.
5 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».
Résoudre un problème : la méthode
Je lis tout l’énoncé et je souligne les objets, les pièces et les données (dates, puissances, durées, prix).
Je classe ce que je lis : fonction (verbe), solution (pièce), principe (phénomène) ; invention ou innovation.
Je calcule critère par critère : une soustraction pour « combien de plus » ou une durée, une division pour « combien de fois ».
Je conclus selon le besoin de l’utilisateur, avec le critère le plus important, et je réponds avec le mot exact du cours.
Problème 1 · La perceuse-visseuse sans fil★★★Facile
Une perceuse-visseuse sans fil sert à percer des trous et à visser. Sa notice décrit ses éléments : une batterie amovible de 18 V ; un moteur électrique ; un mandrin, dont les mâchoires serrent le foret ou l’embout de vissage ; une gâchette (plus on appuie, plus le moteur tourne vite) ; un inverseur, petit bouton qui choisit le sens de rotation ; une LED placée sous le moteur.
1. Quel élément réalise la fonction technique « stocker l’énergie » ?
La batterie garde l’énergie quand l’outil n’est pas branché.
2. Quel élément réalise la fonction technique « maintenir le foret » ?
Les mâchoires du mandrin serrent le foret.
3. La gâchette réalise la fonction technique « régler la de rotation ».
Plus on appuie, plus le moteur tourne vite : régler la vitesse.
4. Pour retirer une vis, quel élément l’utilisateur actionne-t-il avant d’appuyer sur la gâchette ?
Dévisser demande de tourner dans l’autre sens : l’inverseur.
5. Principe technique du moteur : il transforme l’énergie électrique en énergie de .
Le moteur transforme l’énergie électrique en énergie de mouvement (énergie mécanique).
6. La LED réalise la fonction technique « la zone de perçage ».
Elle transforme l’énergie électrique en lumière pour éclairer l’endroit où l’on perce.
Problème 2 · Une exposition sur la musique enregistrée★★★Facile
Pour une exposition au CDI, la classe a relevé ces dates : phonographe d’Edison, qui grave le son sur un cylindre (1877) ; disque microsillon (1948) ; cassette audio (1963) ; baladeur Walkman de Sony, qui lit des cassettes et tient dans la main (1979) ; disque compact, ou CD (1982) ; premier baladeur qui lit des fichiers MP3 (1998).
1. Combien d’années séparent le phonographe du disque microsillon ? ans
1948 − 1877 = 71 ans.
2. De quel siècle date le phonographe ?
1877 est entre 1801 et 1900 : XIXe siècle.
3. Combien d’objets de la liste datent du XXe siècle ?
1948, 1963, 1979, 1982 et 1998 sont entre 1901 et 2000 : 5 objets.
4. Quand le Walkman sort, depuis combien d’années la cassette audio existe-t-elle ? ans
1979 − 1963 = 16 ans.
5. Aujourd’hui, on écoute surtout la musique en ligne, et pourtant des disques microsillons se vendent encore : un objet nouveau ne fait pas toujours l’ancien.
Les objets anciens restent parfois utilisés à côté des nouveaux : un objet nouveau ne fait pas toujours disparaître l’ancien.
6. Les cassettes existaient ; le Walkman les rend lisibles dans un petit appareil qui connaît un grand succès. Invention ou innovation ?
Une amélioration vendue et adoptée : innovation.
Problème 3 · Quel thermomètre pour la cantine ?★★★Moyen
Le chef de la cantine compare trois thermomètres dans un catalogue.
Thermomètre
Fonctionnement
Contact avec l’aliment
Durée d’une mesure
Prix
A, à alcool
un liquide coloré monte dans un tube gradué quand il chauffe
plongé dedans
60 s
6 €
B, électronique à sonde
la résistance électrique de la sonde change avec la température
piqué dedans
5 s
24 €
C, infrarouge
il capte le rayonnement émis par la surface de l’aliment
aucun : il ne mesure que la surface
1 s
36 €
1. Les trois thermomètres réalisent la même fonction technique : « la température ».
Une seule fonction, mesurer la température, et trois principes techniques différents.
2. Quel est le principe technique du thermomètre A ? La du liquide.
Le liquide prend plus de place quand il chauffe et monte dans le tube : dilatation.
3. Combien de fois une mesure avec A dure-t-elle plus longtemps qu’avec B ?
60 ÷ 5 = 12 fois.
4. Différence de prix entre le thermomètre C et le thermomètre A : €
36 − 6 = 30 €.
5. Avec A, combien de minutes faut-il pour contrôler 20 plats, une mesure après l’autre ? min
20 × 60 s = 1 200 s ; 1 200 ÷ 60 = 20 min.
6. Pour connaître la température au cœur d’un rôti, quel thermomètre ne convient pas ? (A, B ou C)
Le thermomètre C ne mesure que la surface : il ne voit pas le cœur du rôti.
Problème 4 · Une plaque de cuisson pour un gîte★★★Moyen
Le propriétaire d’un gîte de montagne choisit une plaque de cuisson : gaz, vitrocéramique ou induction. Les vacanciers apportent souvent leurs casseroles. Il a testé avec un aimant quatre récipients à fond plat : une poêle en fonte (l’aimant colle), une casserole en inox (l’aimant colle), une casserole tout en aluminium (l’aimant ne colle pas), une casserole en cuivre (l’aimant ne colle pas). L’hiver, il y a parfois des coupures d’électricité.
1. Combien de ces quatre récipients chauffent sur une plaque à induction ?
Seuls les récipients où l’aimant colle : la poêle en fonte et la casserole en inox, soit 2.
2. Combien de ces récipients chauffent sur une plaque vitrocéramique ?
La vitre chauffe tous les récipients à fond plat : 4.
3. Le principe technique de la plaque à gaz est la du gaz.
Le gaz brûle : combustion.
4. Sur une plaque vitrocéramique, quel élément placé sous la vitre chauffe quand le courant le traverse ?
Une résistance chauffe, puis la vitre chauffe la casserole.
5. Quelle plaque continue de chauffer pendant une coupure d’électricité ?
La flamme n’a pas besoin du courant (on l’allume avec une allumette) : gaz.
6. Le propriétaire veut accepter toutes les casseroles et cuisiner pendant les coupures. Combien de plaques remplissent ces deux critères ?
L’induction refuse le cuivre et l’aluminium ; la vitrocéramique s’arrête sans courant : une seule, la plaque à gaz.
Problème 5 · Du vélo classique au vélo à assistance électrique★★★Difficile
En 1993, Yamaha met en vente au Japon le premier vélo à assistance électrique fabriqué en série : un moteur aide le cycliste quand il appuie sur les pédales. Ce modèle pesait 31 kg et parcourait environ 20 km avec une charge de batterie. Un vélo de ville sans assistance pèse 15 kg.
1. Combien d’années séparent la bicyclette à chaîne (1885) de ce vélo de 1993 ? ans
1993 − 1885 = 108 ans.
2. De combien de kilogrammes l’assistance alourdit-elle le vélo ? kg
31 − 15 = 16 kg.
3. Deux principes pour faire avancer le vélo : la force des muscles seule, ou les muscles aidés par un moteur qui transforme l’énergie en mouvement.
Le moteur transforme l’énergie électrique de la batterie en mouvement.
4. Léa habite à 6 km du collège. Combien d’allers-retours complets peut-elle faire avec une charge ?
Un aller-retour : 6 × 2 = 12 km ; 20 km permettent un aller-retour complet (deux demanderaient 24 km).
5. Après cet aller-retour, combien de kilomètres d’assistance lui reste-t-il ? km
20 − 12 = 8 km.
6. Le vélo existait ; on y ajoute un moteur et le modèle est vendu en magasin. Invention ou innovation ?
Une amélioration commercialisée : innovation.
7. Pour quel critère le vélo sans assistance est-il meilleur ? La .
Il pèse 16 kg de moins : il gagne sur la masse. Un principe plus récent n’est pas meilleur sur tous les critères.
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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.