Activité sur logiciel numérique Support de cours du PFS Leçon de mécanique Activité sur logiciel numérique Support de cours du PFS

Tables des matières La filière STI2D Le PFS au sein de la filière Explication du déroulement de la séquence Présentation d’une activité Bilan Support pédagogique

La filière STI2D Objectif de la filière Point de vue global de la filière L’ETT (Enseignement technologique transversal) L’ES (enseignement technologique spécialité) Objectif de la filière Point de vue globale de la filière L’ETT (Enseignement technologique transversal - Organisation des connaissance L’Es (enseignement technologique spécialité

Objectif de la filière STI2D : une filière de bac technologique Sur deux ans : 1ère et Terminale Origines des élèves : Seconde générale ou technologique 1er professionnel BEP, CAP … Débouchés : BTS, DUT … Remplacer la filiere sti Debouché : autres^ecole d ingé post bac prepa Mais (manque evident de base mathém)

Point du vue global de la filière les modalités d’accès aux connaissances (progressives, inductives et concrètes). les spécialisations les goûts et les qualités des élèves Durée de la formation Première : 33 heures/semaine Terminale : 32 heures/semaine Heures de vie de classe : 10 heures annuelles en 1 et T 1er Enseignement généraux 19 Enseignement technologique transversale 8 Enseignement spécifique 5 T 17 6 9

L’ETT (Enseignement technologique transversal) Le programme se caractérise par l’intégration du développement durable et de contenus scientifiques et technologiques organisés autour de l’approche globale : Matière – Energie – Information Cours en anglais de ETT

Organisation de connaissances Une organisation répartie sur un ensemble de 6 Objectifs Principaux.

L’ES (Enseignement de spécialité) Architecture et construction Innovation technologique et eco-conception Energie et environnement Systèmes d’information et Numériques Innovation technologique et éco conception Cette spécialité porte sur l’analyse et la création de solutions techniques relatives à la structure et à la matière qui respectent des contraintes économiques et environnementales. Cette approche développe des compétences dans l’utilisation des outils de conception et la prise en compte des contraintes liées aux matériaux et aux procédés. Systèmes d’information et numérique Cette spécialité porte sur l’analyse et la création de solutions techniques relatives au traitement des flux d’information (voix données, images) dans les systèmes pluri techniques actuels qui comportent à la fois une gestion locale et à distance de l’information. Les supports privilégiés sont les systèmes de télécommunication, les réseaux informatiques, les produits pluri techniques et en particulier les produits multimédia. Les activités porteront sur le développement de systèmes virtuels, destinés à la conduite, au dialogue homme / machine, à la transmission et à la restitution de l’information. Énergies et environnement Cette spécialité explore le domaine de l’énergie et sa gestion. Elle apporte les compétences nécessaires pour appréhender l’efficacité énergétique de tous les systèmes intégrant une composante énergétique, leur impact sur l’environnement et l’optimisation du cycle de vie. Les systèmes étant communicants, la maîtrise de l’énergie exige des compétences sur l’utilisation des outils de commande. Architecture et construction Cette spécialité porte sur l’analyse et la création de solutions techniques relatives au domaine de la construction qui respectent des contraintes d’usage, règlementaires, économiques et environnementales. Cette approche développe les compétences dans l’utilisation des outils de conception et la prise en compte des contraintes liées aux matériaux et aux procédés.

Le PFS au sein de la filière Objectif de la filière Point de vue globale de la filière L’ETT (Enseignement technologique transversal L’ES (enseignement technologique spécialité Prk cette demarche : elle est logique …. ETT et ES(ITEC) Innovation technologique et éco-conception Le PFS au service de quelques compétences Positionnement dans la filière

ETT et ES (ITEC) 1/2 30 h ETT PFS 8h/s Dense donc il faut vraiment faire sa au debut et ne perdre personne Difficulté prérequis… Comment on abordera sa …. 5h/s

ETT et ES (ITEC) 2/2 8h ETT frottement

Le PFS au service de quelques compétences Objectif : O5 - Utiliser un modèle de comportement pour prédire un fonctionnement ou valider une performance (ETT) O7 - Imaginer une solution, répondre à un besoin (ITEC) O8 - Valider des solutions techniques (ITEC) Compétences : Comparer et interpréter le résultat d'une simulation d'un comportement mécanique avec un comportement réel (ITEC) ES Innovation technologique et eco-conception 1. Projet technologique Objectif général de formation : vivre les principales étapes d’un projet technologique justifié par la modification d’un système existant, imaginer et représenter un principe de solution technique à partir d’une démarche de créativité 2. Conception mécanique des systèmes Objectif général de formation : définir tout ou partie d’un mécanisme, une ou plusieurs pièces associées et anticiper leurs comportements par simulation. Prendre en compte les conséquences de la conception proposée sur le triptyque matériau-énergie-information. 2.1 Conception des mécanismes 2.2 Comportement d’un mécanisme et/ou d’une pièce Simulations mécaniques : modélisation et simulation (modèle simplifié et modèle numérique, validation des hypothèses)   Résistance des matériaux : hypothèses et modèle poutre, types de sollicitations simples, notion de contrainte et de déformation, loi de Hooke et module d’Young, limite élastique, étude d’une sollicitation simple P.FS Mouvements des mécanismes : modélisation des liaisons, trajectoires, vitesses, accélérations, mouvements plans, résolution graphique d’un problème de cinématique plane Impacts environnementaux des solutions constructives : unité fonctionnelle, unités associées Interprétation des résultats d’une simulation : courbe, tableau, graphe, unités associées Scénario de simulation pour comparer et valider une solution, modifier une pièce ou un mécanisme. ETT CO5.1. Expliquer des éléments d’une modélisation proposée relative au comportement de tout ou partie d’un système CO5.2. Identifier des variables internes et externes utiles à une modélisation, simuler et valider le comportement du modèle CO5.3. Évaluer un écart entre le comportement du réel et le comportement du modèle en fonction des paramètres proposés

Positionnement dans la filière Pour l’ETT : Premier trimestre de 1er Pour l’ES Deuxième trimestre de 1er (puis tout au long de l’année) Pourquoi ? PFS ETT Prérequis : Aucuns car on introduit tout ES Par defaut les elèves seront moins. Plus pratique pour réaliser plus de TP Prérequis ETT Frottement Cours qui est distingué (matériaux)

Statique plane en première STI2D: s’aider d’une application sur I-pad Présentation Statique plane en première STI2D: s’aider d’une application sur I-pad Inspiré du travail Cyril MARINE – Lycée Benjamin Franklin - Orléans

Dimensionner les structures Présentation Prérequis Dimensionner les structures Séquence n°6 L’information dans les systèmes Séquence n°5 Efficacité énergétique dans l’habitat et dans les transports Séquence n°4 Matériaux dans l’habitat Séquence n°3 Eco-concevoir les produits Séquence n°2 Développement durable Séquence n°1 Progression pédagogique en première STI2D Notion de force Descente de charge, liaison mécanique, identification des sollicitations Force et équilibre

Séquence n°6 : Dimensionner les structures Présentation Prérequis Objectifs Séquence n°6 : Dimensionner les structures Centre d’intérêt visé : CI 4 Objectifs de formation : Modéliser les liaisons dans les systèmes Identifier une situation d’équilibre statique Résoudre un équilibre statique Recommandations : « On se limite à une résolution graphique de l’équilibre d’un solide soumis à trois forces concourantes ». « Utiliser des maquettes didactisées et des dispositifs expérimentaux simples ».

Choix d’un système : Rolling bridge of Paddington Présentation Prérequis Objectifs Support Choix d’un système : Rolling bridge of Paddington

Ce système peut être considéré comme plan. Présentation Prérequis Objectifs Support Ce système peut être considéré comme plan. Ce qui arrange bien les choses… Maquette du Rolling bridge à base de Lego, actionnée par des vérins électriques pilotés depuis le logiciel Lego

Elle est disponible pour I-pad et Androïd, elle est gratuite. Présentation Prérequis Objectifs Support Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Calcul Résultats Conclusion L’application s’appelle : Autodesk ForceEffect™ Elle est disponible pour I-pad et Androïd, elle est gratuite.

Activité pratique : Carte mentale de l’étude statique Présentation Prérequis Objectifs Support Activité pratique : Carte mentale de l’étude statique Etude sysml fonctionelle Eco conception Statique Cinématique frottement RDm Element finits

L’ensemble du pont est retenu lorsqu’il se déploie par des biellettes Présentation Prérequis Objectifs Support Problème L’ensemble du pont est retenu lorsqu’il se déploie par des biellettes On souhaite dimensionner cet élément Pour cela, il faut connaitre les actions mécaniques qui s’exercent sur cet élément

Le système sera étudié dans le cas suivant : Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Le système sera étudié dans le cas suivant : Le pont se lève, l’extrémité A est ancrée au sol, B vient de quitter le sol Le système est plan. B A

Construction du modèle avec l’application I-pad Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Isoler Construction du modèle avec l’application I-pad

Le système dessiné n’est pas en équilibre Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Isoler Construction du modèle avec l’application I-pad Le système dessiné n’est pas en équilibre

Construction du modèle avec l’application I-pad Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Isoler Liaisons Construction du modèle avec l’application I-pad

Le système dessiné est en équilibre et isostatique Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Isoler Liaisons Construction du modèle avec l’application I-pad Le système dessiné est en équilibre et isostatique

Construction du modèle avec l’application I-pad Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Isoler Liaisons Construction du modèle avec l’application I-pad

Modèle utilisé Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Isoler Liaisons Modèle utilisé

Action mécanique connue : le poids de la partie suspendue du pont Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Isoler Liaisons Actions Action mécanique connue : le poids de la partie suspendue du pont

L’action est dessinée par glissement du doigt sur l’écran. Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Isoler Liaisons Actions Masse de la partie suspendue du pont : 4000kg Dès que l’on a modélisé une action, si le système est isostatique, l’application lance le calcul des actions de liaisons, et dessine leur représentations L’action est dessinée par glissement du doigt sur l’écran.

On peut également modéliser des actions réparties Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Isoler Liaisons Actions Calcul Corrections et ajustements On peut également modéliser des actions réparties Le poids est vertical

Réponse au problème : Présentation Prérequis Objectifs Support Modélisation Calcul Résultats Réponse au problème : L’élément à dimensionner subit une traction simple d’intensité 180 000 N

? Ce problème peut se résoudre graphiquement : Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Calcul Résultats Conclusion ? Ce problème peut se résoudre graphiquement : Réaliser la méthode graphique en parallèle de la modélisation avec l’application I-pad

Autodesk ForceEffect™ Présentation Prérequis Objectifs Support Problème Modélisation Calcul Résultats Conclusion Autodesk ForceEffect™ Points positifs L’environnement est attractif pour les élèves (tablette tactile) L’incrustation du fond d’écran permet de s’affranchir de la mise à l’échelle, de la cotation… Le calcul est rapide, mais la démarche n’est pas galvaudée. La gestuelle due à l’écran tactile permet d’illustrer les notions de direction, sens et intensité des forces. Les conversions d’unités sont possibles.

Explication du déroulement de la séquence ES plus sans le cadre de TP puis formalisation Support ? Support : le sécateur Pellenc Pluridisciplinaire Axes de la séquence Description mécanique du support Cinématique ½ Cinématique 2/2 Résistance des matériaux Elements finis Eco conception

Support ? But Avoir la même démarche sur plusieurs système et tourner durant le trimestre Cherche un niveau de maitrise d outil pour une bonne moitier du contenu de la specification Donc cela implique de la repetion

Support : le Rolling bridge Plutôt au 2 eme trimestre ou 3 eme car on met en parrallele plusieur savoir pour arriver a observer des phénomènes

Pluridisciplinaire ! Design Eco-conception Analyse SysML Dimensionnement Mécanique (Rdm) Etudes cinématiques et statiques Eléments finis … Le support se doit d’etre pluridisciplinaire Pourquoi ce support : Pouvoir faire de la statique et pas que Et frottement possible

Axes de la séquence Etude : SysML, fonctionelle Éco-conception Statique Cinématique frottement Résistance des matériaux Eléments finis Etude sysml fonctionelle Eco conception Statique Cinématique frottement RDm Element finits

Un support numérique ! On utilise l’application Force Effect disponible gratuitement sur tablette Environnement positif mais usant pour le professeur –> Tableau interactif On peut monter si possible une maquette en Légo du pont pour avoir un support pratique

Cinématique 1/2 Etude sysml fonctionelle Eco conception Statique Cinématique frottement RDm Element finits

Cinématique 2/2 5 6 2 10 9 1+3+4+11 moteur Branche Couple Liaison ponctuelle avec frottement B A Pivot D Pivot E Pivot C Pivot Hélicoïdale F Pivot F Doigt Glissière Etude sysml fonctionelle Eco conception Statique Cinématique frottement RDm Element finits

Résistance des matériaux

Éléments finis

Eco-conception 2.1.1: Modification d’un mécanisme : définition volumique et numérique (CAO 3D) des modifications d'un mécanisme à partir de contraintes fonctionnelles 2.1.2: Définition volumique et numérique (CAO 3D) des formes et dimensions d'une pièce, prise en compte des contraintes fonctionnelles 2.1.3: Influences du principe de réalisation et du matériau choisis sur les formes et dimensions d’une pièce simple 2.1.4: Choix d’une solution : critères de choix associés à une conception ou à l’intégration d’une solution dans un système global : coût, fiabilité, environnement, ergonomie et design Matrice de comparaison de plusieurs critères 2.1.5 Formalisation et justification d’une solution de conception : illustrations 3D (vues photo réalistes, éclatés, mises en plan, diagramme cause effet, carte mentale, présentation PAO

Présentation d’une activité Organisation de la séance Etude statique + frottement Partie frottement Partie statique graphique Evaluation possible

Organisation de la séance Situé à la fin du 2nd trimestre Objectif : valider les compétences des élèves dans les domaines suivant : Statique Energétique Dimensionnement de pièces Enoncé guidé permettant de contrôler plusieurs méthodes

Etude statique On fixe un diamètre de branche On étudie dans 3 positions le couple demandé au moteur Réalise une étude de frottement au niveau des lames/branche

Partie frottement Prk ca glisse Peut parler d un mini TP ou l on persoit les coef de frottement

Partie statique graphique B E D C F Configuration particulier 3 cas différent Recherche celle qui est la plus défavorable pour valider le dimensionement

Compte rendu d’activité Evaluation possible Compte rendu d’activité ou Evaluation écrite Mais tous les élèves doivent avoir déjà étudier le système (au moins la cinématique)

Bilan Intérêt de l’activité Questions, imprécisions ?

Intérêt de l’activité Objectif : Utiliser un modèle de comportement pour prédire un fonctionnement ou valider une performance Compétences : Mettre en ouvre un protocole d’essais et de mesures, interpréter les résultats Interpréter les résultats d'une simulation mécanique pour valider une solution ou modifier une pièce ou un mécanisme

Questions, imprécisions ?