Ressources · 5ᵉ · Technologie
Fiche de révision : Tester la solidité d’un objet
Flexion et torsion : reconnaître comment une pièce est sollicitée et comment elle se déforme ; tester la tenue d’un matériau ou d’une structure avec un protocole fourni ; utiliser une simulation fournie de tenue mécanique ; mesurer une performance (vitesse, autonomie) avec un protocole fourni ; dire si un prototype est conforme au cahier des charges
Tester : solidité et performances
Fiche méthode
(Technologie 5ᵉ · Création, conception, réalisation, innovations · Valider par une simulation ou par un protocole de test)
La démarche pour tester un prototype
1. Je repère comment chaque pièce est sollicitée : flexion (l’effort appuie en travers, la pièce se courbe) ou torsion (une extrémité tourne, l’autre résiste).
2. Je teste la tenue : essai réel en suivant le protocole fourni, un seul paramètre changé ; ou simulation fournie (matériau, fixations, efforts), lue avec sa légende.
3. Je mesure les performances : plusieurs essais dans les mêmes conditions, moyenne, v = d ÷ t, autonomie en minutes.
4. Je conclus : je compare chaque résultat au niveau de l’exigence (au moins, au plus) ; le prototype est validé seulement si tout est conforme.
Cas 1 · Reconnaître la flexion ou la torsion
Réflexe — l’effort appuie en travers et la pièce plie → flexion ; il fait tourner une extrémité autour de l’axe pendant que l’autre résiste → torsion.
Exemple. Un poisson tire au bout d’une canne à pêche que le pêcheur tient par la poignée. Un batteur électrique tourne dans une pâte très épaisse. Comment sont sollicitées la canne, et la tige du fouet ?
La canne : le poisson tire en travers du bout libre, la poignée est tenue : flexion. La tige du fouet : le moteur fait tourner un bout, la pâte freine l’autre : torsion.
Attention — une pièce qui se tord tourne sur elle-même, elle ne se courbe pas ; et deux pièces d’un même objet peuvent subir des modes différents.
Cas 2 · Lire un essai de flexion ou de torsion
Réflexe — même charge, mêmes éprouvettes, un seul paramètre qui change ; la plus petite flèche (ou le plus petit angle) désigne la pièce la plus rigide.
Exemple 1. Essai de torsion : deux tiges de même taille, même masse au bout du levier. Laiton : 5° ; aluminium : 7°. Laquelle est la plus rigide en torsion ?
Sous le même effort, le laiton tourne le moins : le laiton est le plus rigide en torsion.
Exemple 2. Une barrette fléchit de 0,8 mm sous 200 g. Flèche sous 600 g, si la déformation reste élastique ?
600 g, c’est 3 fois 200 g : 0,8 × 3 = 2,4 mm.
Attention — je ne compare jamais des flèches mesurées sous des charges différentes ou sur des éprouvettes différentes.
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Cas 3 · Lire une simulation de tenue mécanique
Réflexe — je lis les données et la légende, je repère la zone rouge, puis je compare le déplacement maximal et le coefficient de sécurité aux exigences.
Exemple. Simulation d’un crochet : déplacement maximal 2,1 mm ; coefficient de sécurité 1,3. Exigence : déplacement de 2 mm au plus. Le crochet est-il conforme ?
Le coefficient (1,3) est supérieur à 1 : pas de déformation permanente. Mais 2,1 mm est supérieur à 2 mm : le crochet bouge trop, il est non conforme.
Attention — la déformée affichée est exagérée ; le rouge montre la zone la plus sollicitée, c’est le coefficient de sécurité qui dit si la pièce tient.
Cas 4 · Calculer une performance mesurée
Réflexe — moyenne des essais valables, unités qui vont ensemble, puis v = d ÷ t ; × 3,6 pour passer en km/h.
Exemple 1. Un bateau radiocommandé parcourt 10 m en 6,1 s ; 5,9 s ; 6 s. Vitesse moyenne en km/h ?
Moyenne : (6,1 + 5,9 + 6) ÷ 3 = 18 ÷ 3 = 6 s. Vitesse : 10 ÷ 6 m/s, soit 10 ÷ 6 × 3,6 = 6 km/h.
Exemple 2. Une radio de chantier sur batterie s’allume à 7 h 50 et s’éteint à 12 h 20. Autonomie en minutes ?
De 7 h 50 à 11 h 50 : 4 h ; puis 30 min. 4 h 30 min = 4 × 60 + 30 = 270 min.
Attention — distance ÷ durée, jamais l’inverse ; et 4 h 30 min ne s’écrit pas 4,30 h.
Cas 5 · Conclure : conforme ou non conforme
Réflexe — je repère le sens du niveau (au moins, au plus), je compare, je conclus avec les deux valeurs ; toutes les exigences doivent être conformes.
Exemple. Distributeur de croquettes : dose d’au moins 40 g (mesure 42 g) ; distribution en 10 s au plus (mesure 12 s) ; bruit de 50 dB au plus (mesure 48 dB). Le prototype est-il validé ?
Dose : 42 ≥ 40, conforme. Durée : 12 > 10, non conforme. Bruit : 48 ≤ 50, conforme. Une exigence n’est pas respectée : le prototype n’est pas validé.
Attention — « au plus » : la mesure doit être plus petite ou égale ; la valeur limite est acceptée.
Les pièges
- Confondre flexion (la pièce se courbe) et torsion (elle se tord autour de son axe).
- Comparer des flèches mesurées sous des charges différentes ou sur des éprouvettes différentes.
- Croire que la déformée affichée par la simulation est la vraie : elle est exagérée.
- Juger une pièce à sa couleur rouge, sans lire la légende ni le coefficient de sécurité.
- Diviser la durée par la distance, ou écrire 3 h 45 min = 3,45 h.
- Lire « au plus » comme « au moins », ou refuser la valeur limite.
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