Comment peut-on freiner ? Chapitre 2 Le professeur : « Nous avons étudié au chapitre précédent le châssis de la voiture ou du camion que vous allez construire, aujourd'hui, nous allons nous intéresser à un autre objet technique.... CLIC ... il s'agit d'une bicyclette ou d'un vélo et avant d'aller plus loin, j'aimerais que vous me précisiez pourquoi on utilise un vélo et comment il fonctionne ?” L'idée du besoin de se déplacer est précisée et les élèves apportent des explications sur le fonctionnement d'un vélo, ce qui n'est pas difficile et le professeur note au tableau les 3 actions essentielles dès qu'elles sont énoncées par les élèves : avancer, tourner (se diriger), freiner. “Tout cela est exact et tout ce que vous venez de décrire porte un nom, cela s'appelle le principe général de fonctionnement. Ce principe général, pour tout objet, repose généralement sur plusieurs fonctions techniques et en ce qui concerne le vélo ces fonctions techniques sont “avancer”, “se diriger” et “freiner”. D'ailleurs, on va maintenant plus s'intéresser à cette dernière fonction, la fonction technique freiner » La question apparait Comment peut-on freiner ?

Comment peut-on freiner ? Quelles sont vos idées ? Le professeur demande aux élèves de noter leurs idées et hypothèses concernant le freinage sur leur livret. Si le professeur envisage de faire étudier par les élèves d'autres objets techniques que le vélo, il le précise afin que les diverses hypothèses soient émises en pensant également à ces objets techniques.

Votre recherche Le professeur indique aux élèves qu'ils vont devoir décrire la solution technique de freinage sur le vélo (et éventuellement sur d'autres objets techniques) en respectant le contrat...

Capacité du socle commun OBJECTIFS auto-évaluation Capacité du socle commun Décrire le système de freinage  Réaliser un travail d'équipe

Capacité du socle commun OBJECTIFS auto-évaluation Capacité du socle commun Décrire le système de freinage de l'objet technique - Fonctionnement expliqué - Solution technique dessinée  Réaliser un travail d'équipe - Le dessin est réalisé collectivement - Chacun a pu donner son avis et proposer ses commentaires

Capacité du socle commun OBJECTIFS auto-évaluation Capacité du socle commun Décrire le système de freinage de l'objet technique - Fonctionnement expliqué - Solution technique dessinée  SAVOIR UTILISER DES CONNAISSANCES DANS DIVERS DOMAINES SCIENTIFIQUES Les objets techniques analyse, conception et réalisation ; fonctionnement et conditions d’utilisation Réaliser un travail d'équipe - Le dessin est réalisé collectivement - Chacun a pu donner son avis et proposer ses commentaires Le domaine et l'item du socle commun sont lus (page 93) et le lien avec les critères d'évaluation est explicité.

Structuration de connaissances

Le principe général de fonctionnement d'un vélo Pour se déplacer à vélo, il faut Une fois la description du principe général de fonctionnement notée, le professeur demande aux élèves de rappeler ce qu'est la fonction d'usage d'un objet technique et de préciser quelle est la fonction d'usage d'un vélo (notion vue au chapitre précédent) : « Un vélo sert à se déplacer ». Le professeur fait alors remarquer le lien très fort qui existe entre la fonction d'usage d'un objet technique et son principe de fonctionnement. Le fonctionnement de l'objet technique permet en effet d'assurer l'usage que l'on attend de cet objet (cette notion sera reprise dans la partie « à retenir »).

Le principe général de fonctionnement d'un vélo Pour se déplacer à vélo, il faut appuyer sur les pédales pour avancer, tourner le guidon pour se diriger et utiliser les freins pour ralentir ou s'arrêter.

La fonction d'usage du vélo, ses fonctions techniques, les solutions techniques Fonction d'usage Fonctions techniques Solutions techniques Après avoir associé le principe de fonctionnement à la fonction d'usage, il s'agit de montrer que le principe général de fonctionnement est réalisé par différentes fonctions techniques, telle le freinage étudié aujourd'hui, les fonctions techniques pouvant elles mêmes être réalisées de différentes façons (les solutions techniques).

La fonction d'usage du vélo, ses fonctions techniques, les solutions techniques Fonction d'usage Fonctions techniques Solutions techniques Permettre à une personne de se déplacer sur de courtes distances avancer se diriger freiner Pédalier, chaîne et pignon Guidon et fourche Freins à patins

La solution technique de freinage sur le vélo 1 2 3 4 5 Pour freiner, il faut

La solution technique de freinage sur le vélo 1 2 3 4 5 Pour freiner, il faut tirer sur le levier de frein (4) pour tendre le câble (2), les étriers se resserrent (1) et les patins (3) frottent sur la jante (5).

Les matériaux utilisés Patin de vélo : caoutchouc Frein de roller : caoutchouc

Les matériaux utilisés Patin de vélo : caoutchouc Frein de roller : caoutchouc Pour pouvoir freiner, il faut utiliser des matériaux qui ont un bon coefficient de frottement et qui ne s'usent pas trop rapidement.

Les matériaux utilisés Le professeur présente la photo : « Voici des plaquettes de frein de voiture. Quels sont d'après vous les points communs et les différences que l'on va trouver entre les solutions techniques de freinage d'un vélo, d'un roller, d'une voiture, d'un camion, d'un train, etc... ? Sans entrer bien évidemment dans les problèmes d'énergie cinétique, les élèves devraient néanmoins pouvoir dire qu'une voiture sera plus difficile à arrêter qu'un vélo et qu'en conséquence les matériaux utilisés pour assurer les frottements et donc le freinage devront être différents et bien plus résistants en ce qui concerne les voitures. Il est vivement conseillé de récupérer des plaquettes de frein de voiture afin que les élèves constatent qu'elles ne sont pas en caoutchouc. Les élèves n'ont pas à apprendre bien sûr la composition de ces plaquettes mais le professeur pourra simplement leur signaler qu'elles sont composées de poudres de graphite, de cuivre, de bronze, de fer et de céramique, ce qui les rend très résistantes et avec une bonne capacité de frottement. Le professeur précisera également que ces plaquettes, même si elles semblent très résistantes, sont comme les patins des rollers, elles s'usent ! Un automobiliste doit d'ailleurs s'assurer régulièrement de leur niveau d'usure et les faire changer si nécessaire. Suivant la conduite et les routes utilisées (usure plus importante en montagne !) les plaquettes des freins à disque pourront être utilisées entre 40 000 km et 80 000 km.

À retenir Les objets techniques sont fabriqués pour Tous les moyens de transport répondent au besoin de se déplacer. Pour étudier un objet technique, on peut s'intéresser à son principe général de fonctionnement, à ses fonctions techniques, à ses solutions techniques. « Avancer », « se diriger », « freiner » sont trois fonctions techniques importantes des moyens de transport. Pour réaliser une fonction technique, on a souvent le choix entre Pour réaliser certaines solutions techniques, le choix des matériaux est très important.

À retenir Les objets techniques sont fabriqués pour répondre à un besoin. Tous les moyens de transport répondent au besoin de se déplacer. Pour étudier un objet technique, on peut s'intéresser à son principe général de fonctionnement, à ses fonctions techniques, à ses solutions techniques. «Avancer», «se diriger», «freiner» sont trois fonctions techniques importantes des moyens de transport. Pour réaliser une fonction technique, on a souvent le choix entre plusieurs solutions techniques possibles. Pour réaliser certaines solutions techniques, le choix des matériaux est très important.

Les fonctions techniques et les solutions techniques Avion à réaction Bulldozer Voilier Fonction Solution Avancer Se diriger Fonction Solution Avancer Se diriger Fonction Solution Avancer Se diriger Sans entrer dans une description technique du freinage des 3 objets techniques, le principe peut être abordé oralement. Avec un avion à réaction, on peut éventuellement couper les moteurs ou même inverser les poussées. Le bulldozer a un système de freinage comparable à celui des camions ou même des voitures. Le voilier par contre n'a aucun système de freinage autre que le changement de direction pour s'orienter différemment par rapport au vent ou la diminution de la voilure pour réduire la vitesse.

Les fonctions techniques et les solutions techniques Avion à réaction Bulldozer Voilier Fonction Solution Avancer Réacteur Se diriger Gouvernes et ailerons Fonction Solution Avancer Moteur Se diriger Chenilles Fonction Solution Avancer Voile Se diriger Gouvernail