Ressources · 5ᵉ · Technologie
Matériaux : les grandes familles et leurs propriétés
Les familles de matériaux et leur matière première (métaux et alliages, plastiques, organiques naturels, céramiques et verre, composites) ; identifier les matériaux d’un objet ; conducteurs, isolants et matériaux attirés par l’aimant ; propriétés et choix d’un matériau ; ressources, tri et recyclage
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Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Matériaux : les grandes familles et leurs propriétés
Durée : 55 min – Sans document – Sur 20 points · Technologie 5ᵉ
Les réponses doivent être rédigées et justifiées. Soigne l'orthographe et la présentation.
Exercice 1 – La chaise de bureau : familles de matériaux ★★
(4 pts)Voici la nomenclature d’une chaise de bureau.
| Repère | Désignation | Matériau |
|---|---|---|
| 1 | piètement à cinq branches | aluminium |
| 2 | tube du vérin | acier |
| 3 | roulettes | polyamide (une matière plastique) |
| 4 | assise | contreplaqué de hêtre |
| 5 | coque du dossier | polypropylène renforcé de fibres de verre |
- a)Ranger chaque repère dans sa famille de matériaux.
- b)Les repères 1 et 2 sont deux pièces grises en métal. Quel test permet de les distinguer ? Donner le résultat attendu pour chacune.
- c)Donner la matière première des repères 1, 3 et 4.
- d)Expliquer pourquoi le repère 5 est un composite et pas un alliage. Nommer son renfort et sa matrice.
Exercice 2 – Identifier cinq échantillons au laboratoire ★★
(4 pts)Un élève teste cinq échantillons de même taille, notés A à E. Ce sont, dans le désordre : du cuivre, de l’acier, du verre, du chêne et du PEHD.
| Échantillon | Aspect | Aimant | Lampe du circuit à pile | Au toucher |
|---|---|---|---|---|
| A | transparent | pas attiré | éteinte | plutôt frais |
| B | gris | attiré | brille | froid |
| C | brun, avec des veines | pas attiré | éteinte | tiède |
| D | orange-rouge | pas attiré | brille | froid |
| E | blanc, opaque, marqué d’un triangle et du chiffre 2 | pas attiré | éteinte | tiède |
- a)Identifier chacun des échantillons A à E. Justifier chaque réponse par au moins un indice du tableau.
- b)Quels échantillons sont des conducteurs électriques ? Lequel est aussi attiré par l’aimant ?
- c)L’élève affirme : « D n’est pas attiré par l’aimant, donc ce n’est pas un métal. » Expliquer son erreur.
- d)Pourquoi les échantillons B et D paraissent-ils froids au toucher, alors qu’ils sont dans la même pièce que les autres ?
Exercice 3 – Choisir le matériau d’un support de vélo mural ★★★
(4 pts)Un support fixé au mur d’un garage ouvert doit porter un vélo de 14 kg sans plier, ne pas rouiller et rester assez léger pour être posé par une seule personne (2 kg au plus). Le support contient 300 cm³ de matériau.
| Matériau | Masse de 1 cm³ | Rouille | Charge supportée |
|---|---|---|---|
| acier ordinaire | 7,9 g | oui | 60 kg |
| aluminium | 2,7 g | non | 35 kg |
| polypropylène | 0,9 g | non | 8 kg |
| inox | 7,9 g | non | 60 kg |
- a)Calculer la masse du support pour chacun des quatre matériaux.
- b)Éliminer les matériaux qui ne conviennent pas, en donnant pour chacun la contrainte non respectée.
- c)Quel matériau choisir ? Rédiger la justification par une phrase « Je choisis… parce que… ».
- d)Le fabricant hésite à remplacer ce matériau par un composite de fibre de carbone, plus léger encore. Donner un avantage de ce changement pour la personne qui pose le support, puis un inconvénient pour l’environnement en fin de vie.
Exercice 4 – La fin de vie d’une draisienne ★★★
(4 pts)Une draisienne usée est déposée en déchèterie. Elle comprend : un cadre et un guidon en aluminium, un axe de direction en acier, des garde-boue en polypropylène, une selle en contreplaqué de bouleau et des poignées en mousse collées sur le guidon.
- a)Classer les matières premières de l’aluminium, de l’acier, du polypropylène et du bouleau en renouvelables et non renouvelables.
- b)Au centre de traitement, les pièces métalliques broyées passent sous un aimant puis devant une machine à courants de Foucault. Indiquer quel métal chaque machine sépare et expliquer pourquoi l’aimant ne suffit pas.
- c)Le polypropylène est un thermoplastique. Expliquer pourquoi il peut être recyclé, puis citer un type de plastique qui se recycle difficilement.
- d)Les poignées en mousse sont collées sur le guidon. Expliquer pourquoi c’est un problème pour le recyclage, et proposer une amélioration de conception.
Exercice 5 – Vrai ou faux argumenté ★★★
(4 pts)Pour chaque affirmation, répondre « vrai » ou « faux », puis justifier avec le vocabulaire du cours.
- a)« Tous les métaux sont attirés par un aimant. »
- b)« Le plexiglas est un verre, puisqu’il est transparent. »
- c)« Le verre d’une vitre est dur et rigide, donc il résiste aux chocs. »
- d)« Un emballage marqué d’un triangle de flèches avec le chiffre 3 sera forcément recyclé. »
Bon courage !
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Corrigé et barème – Matériaux : les grandes familles et leurs propriétés
Durée : 55 min – Sans document – Sur 20 points · Technologie 5ᵉ
Exercice 1 – La chaise de bureau : familles de matériaux ★★
(4 pts)- a)Métaux et alliages : 1 et 2 ; matières plastiques : 3 ; organiques naturels : 4 ; composites : 5. (1)
- b)Le test de l’aimant (la lampe brillerait pour les deux, car ce sont deux métaux) : l’acier du repère 2 est attiré, l’aluminium du repère 1 ne l’est pas. (1)
- c)Repère 1 : la bauxite (minerai) ; repère 3 : le pétrole ; repère 4 : le bois des arbres (le hêtre). (1)
- d)Les fibres de verre restent distinctes du polypropylène : deux matériaux assemblés qui ne se mélangent pas, c’est un composite. Dans un alliage, les constituants sont fondus ensemble et ne se distinguent plus. Renfort : les fibres de verre ; matrice : le polypropylène. (1)
Le point clé — Pour ranger un matériau, on remonte à sa matière première ; et deux métaux se distinguent par l’aimant, jamais par la lampe.
Exercice 2 – Identifier cinq échantillons au laboratoire ★★
(4 pts)- a)A : verre (transparent, isolant) ; B : acier (attiré, conducteur) ; C : chêne (veines du bois, isolant) ; D : cuivre (couleur orange-rouge, conducteur, pas attiré) ; E : PEHD (code 2 du triangle). (1)
- b)B et D sont conducteurs (la lampe brille) ; seul B, l’acier, est attiré par l’aimant. (1)
- c)Le cuivre est un métal (il conduit le courant), mais l’aimant n’attire que le fer, l’acier, la fonte et le nickel. Conduire et être attiré sont deux propriétés différentes. (1)
- d)Ils sont à la même température que les autres, mais ce sont des métaux, bons conducteurs thermiques : ils emportent vite la chaleur de la main, qui les sent froids. (1)
Attention — Un matériau qui paraît froid au toucher n’est pas plus froid : il conduit mieux la chaleur.
Exercice 3 – Choisir le matériau d’un support de vélo mural ★★★
(4 pts)- a)Acier ordinaire : 300 × 7,9 = 2 370 g ; aluminium : 300 × 2,7 = 810 g ; polypropylène : 300 × 0,9 = 270 g ; inox : 300 × 7,9 = 2 370 g. (1)
- b)Acier ordinaire : il rouille (et 2,37 kg dépasse 2 kg). Polypropylène : il ne supporte que 8 kg, moins que les 14 kg du vélo. Inox : 2 370 g dépasse 2 kg. (1)
- c)Je choisis l’aluminium parce qu’il porte 35 kg (plus que 14 kg), qu’il ne rouille pas et que le support ne pèse que 810 g, moins de 2 kg. (1)
- d)Avantage : le support serait encore plus léger, donc plus facile à porter et à poser. Inconvénient : un composite se recycle difficilement, car on sépare mal les fibres de la résine, alors que l’aluminium se refond sans fin. (1)
Méthode — On élimine d’abord tout matériau qui ne respecte pas une contrainte, même s’il est excellent ailleurs ; on compare ensuite ceux qui restent.
Exercice 4 – La fin de vie d’une draisienne ★★★
(4 pts)- a)Non renouvelables : bauxite (aluminium), minerai de fer (acier), pétrole (polypropylène). Renouvelable : le bois de bouleau, si la forêt est gérée. (1)
- b)L’aimant attire l’acier de l’axe ; la machine à courants de Foucault éjecte l’aluminium. L’aimant ne suffit pas, car il n’attire pas l’aluminium. (1)
- c)Un thermoplastique ramollit à la chaleur : on peut le refondre pour fabriquer de nouvelles pièces. Les thermodurcissables (certaines résines) ne ramollissent plus et se recyclent difficilement. (1)
- d)Des matériaux collés se séparent mal : la mousse salit l’aluminium à refondre, ou bien le guidon part en déchet non recyclé. Amélioration : des poignées emboîtées ou vissées, faciles à retirer, pour séparer les matériaux. (1)
Repère — Un objet facile à démonter, aux matériaux faciles à séparer, se recycle mieux.
Exercice 5 – Vrai ou faux argumenté ★★★
(4 pts)- a)Faux : l’aimant n’attire que le fer, l’acier, la fonte et le nickel ; l’aluminium, le cuivre et le laiton sont des métaux non attirés. (1)
- b)Faux : le plexiglas (PMMA) est une matière plastique, fabriquée à partir du pétrole ; le verre est fabriqué avec du sable fondu. (1)
- c)Faux : dur (il ne se raye pas) et rigide (il ne plie pas) ne veulent pas dire résistant aux chocs : le verre est fragile, il se brise net. (1)
- d)Faux : le chiffre du triangle indique seulement le type de plastique (3 : PVC) ; il ne promet pas que l’emballage sera recyclé. (1)
Erreur fréquente — Chaque propriété se teste à part : conduire, être attiré par l’aimant, être dur, être fragile ne vont pas forcément ensemble.
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Ce contrôle de technologie 5ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Matériaux : les grandes familles et leurs propriétés » : 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 — La chaise de bureau : familles de matériaux ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Identifier cinq échantillons au laboratoire ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — Choisir le matériau d’un support de vélo mural ★★★/ 4 pts
- Exercice 4 — La fin de vie d’une draisienne ★★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté ★★★/ 4 pts
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.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Matériaux : les grandes familles et leurs propriétés » ?
- 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 cinquième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Matériaux : les grandes familles et leurs propriétés » du programme officiel de technologie en cinquième.
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.
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