Sq3-le fonctionnement des ost (objet et systeme technique)
1) Les objets qui nous entourent
Compétence travaillée :
- Indiquer la nature des énergies en entrée et en sortie des constituants de la chaîne d’énergie.
Connaissances associées :
- Les différentes formes d’énergie : électrique, cinétique, thermique, lumineuse.
Problématique : Pourquoi fabrique-t-on des objets ?
Pour chaque objet mis à disposition, complétez le tableau suivant :
| NOM DE L'OBJET | FONCTION D'USAGE | ENERGIE D'ENTREE | ENERGIE DE SORTIE |
|---|---|---|---|
| Éclairage solaire | Cet objet sert à : Éclairer une surface à la tombée de la nuit | Solaire (lumineuse) | lumineuse |
| Balise solaire | Cet objet sert à : Se repérer dans le noir | " | " |
| Éolienne | Cet objet sert à : Produire de l'électricité | Mécanique (mouvement de l'air) | Électrique |
| Bouilloire | Cet objet sert à : Chauffer un liquide | Électrique | Thermique (chaleur) |
| Sèche-cheveux | Cet objet sert à : Produire de la chaleur et un flux d'air | Électrique | Thermique, mécanique |
| Scie sauteuse | Cet objet sert à : Couper de la matière | " | Mécanique |
| Tondeuse électrique | Cet objet sert à : Tondre le gazon régulièrement | " | " |
| Moto électrique | Cet objet sert à : Se déplacer sans effort | Électrique | Mécanique |
| Ventilateur | Cet objet sert à : Produire un flux d'air | " | Mécanique |
| Haut-parleur | Cet objet sert à : Produire du son | " | Sonore |
| Vélo VTT | Cet objet sert à : Se déplacer | Musculaire | Mécanique |
Bilan
Les OST fabriqués dans le but de répondre à un besoin. Pour réaliser leur fonction, ils utilisent une forme d'énergie.
Pour la transformer en une autre forme correspondant à la fonction d'usage (ex : autre mouvement par association de l'énergie mécanique, la chaleur est associée à l'énergie thermique, etc.).
Sq3-le fonctionnement des ost (objet et systeme technique)
2) Les fonctions et solutions techniques
Compétence travaillée :
- Rechercher des solutions techniques à une ou des fonctions techniques.
Connaissances associées :
- Les conversions d’énergie des constituants suivants : moteur électrique, lampe, radiateur, génératrice, vérin.
Problématique : Comment un OST peut-il réaliser sa fonction d’usage ?
OBJECTIF :
Nous allons analyser la composition interne des objets qui nous entourent et identifier la fonction technique des composants.
(Objets disponibles : Sèche-cheveux (x2), éolienne (x4), projecteur solaire (x2), tondeuse électrique (x2), ventilateur (x2), haut-parleur (x1))
1 - Découverte de l'objet à étudier :
- Démonter délicatement l'objet étudié.
- Placer sur la table les différents éléments de l'objet ainsi démonté.
- Prendre en photo (iPad) les différents éléments.
- Transférer sur l'ENT vos photos pour les partager avec vos camarades du groupe.
- Télécharger vos photos sur le réseau CLASSE.
- Indiquer la fonction technique de ces éléments sur chaque photo.
2 - Comment fonctionne mon objet ?
En t’aidant de la séance 1, décris les étapes du fonctionnement de l’objet à l’aide d’un texte de quelques lignes.
(Indiquez le nom des composants l’objet et précisez ce qu’ils permettent de faire).
Nom de l'objet étudié : L’éclairage solaire
La panneau photovoltaïque produit de l’électricité grâce au soleil, l’énergie électrique passe dans les cables et la batterie pour être stockée.
La nuit, on constate que il n’y pas de soleil, est le cable noir envoie de l’électricité dans la lampe LED.
3 - Quelles sont les fonctions des composants de mon objet ?
Identifier les solutions techniques présentes sur votre objet. En déduire les fonctions techniques permettant de réaliser la fonction d’usage.
(Aide : https://techno-flash.com/animations/fonctions_techniques/fonctions_techniques.html)
| Fonctions techniques (FT) | Solutions techniques (ST) (les éléments de l’OST) |
|---|---|
| Convertir l’énergie solaire en énergie électrique | Panneau photovoltaïque |
| Produire de la lumière grâce à une source d’énergie électrique dans la LED | Led |
| Qui sont à producteurs de l’électricité | Câble noir |
| Batterie |
Les objets et systèmes techniques : leurs usages et leurs indications à découvrir et analyser
Les différentes formes d’énergie
Lorsque l’on allume un smartphone ou une lampe ou que l’on fait du vélo, on utilise différentes formes d’énergie. L’énergie, c’est la force qui permet de réaliser un travail, de produire une action (Un mouvement, de la chaleur, de la lumière, du son, etc.)
L’énergie se présente sous différentes formes :
| ENERGIE | DEFINITION |
|---|---|
| Électrique | Énergie produite par le déplacement des charges électriques dans un circuit. Elle permet de faire fonctionner des appareils comme une lampe ou un téléphone. |
| Cinétique | Énergie qu’un objet possède grâce à son mouvement. Plus un objet va vite ou est lourd, plus son énergie cinétique est grande. |
| Potentielle | C’est une réserve d’énergie stockée dans un objet immobile et en hauteur, prête à être libérée quand cet objet bouge ou change de position. |
| Thermique | Énergie liée à l’agitation des particules de la matière. Elle se manifeste par la chaleur. |
| Lumineuse | Énergie transportée par la lumière. Elle est émise par des sources comme le Soleil, une ampoule ou une flamme. |
Les conversions d’énergie
Lorsqu’on utilise un objet ou système technique, il convertit généralement une forme d’énergie en une autre pour réaliser des actions.
-
Conversion d’énergie : L’énergie ne peut ni n’être créée ni perdue, elle ne peut que se transformer d’une forme à une autre.
On appelle cela une conversion d’énergie. -
Les pertes d’énergies : la conversion d’énergie peut occasionner des transformations qui peuvent entraîner la création d’énergies inutiles au fonctionnement de l’objet. On appelle cela des pertes.
Pour expliquer une conversion d’énergie dans un objet ou un système technique, il faut :
- Identifier le type d’énergie qui alimente l’objet technique.
- Identifier les éléments qui vont convertir cette énergie.
- Identifier le ou les types d’énergies obtenues et observer s’il y a des pertes.
La fonction technique, le principe technique
Les objets et systèmes techniques (OST) que nous utilisons au quotidien répondent à des besoins précis. Pour comprendre leur fonctionnement, il est important de connaître leurs fonctions techniques et les principes techniques associés.
-
La fonction technique est une action qui réalise tout ou partie de la fonction d’usage de l’OST.
Elle s’exprime toujours par un verbe à l’infinitif suivi par un complément. Pour chaque fonction technique, on trouve des solutions techniques.
On répond à la question : "Comment assurer la fonction d’usage ?".
Exemple : Une des fonctions techniques d’une lampe de poche est de produire de la lumière. -
Le principe technique explique de quelle manière fonctionne un OST. On se demande quel phénomène scientifique ou quelle technique est utilisé.
Exemple : La lampe transforme l’énergie électrique en énergie lumineuse pour produire de la lumière.
| Fonction d’usage | Fonctions techniques (FT) | Solutions techniques (ST) | Principe technique (PT) |
|---|---|---|---|
| Le vélo sert à se déplacer grâce à l’énergie musculaire | FT 1 : Freiner le vélo FT 2 : Déplacer le vélo FT 3 : Diriger le vélo | ST 1 : freins à patins, câble, gaine ST 2 : plateau, chaîne, pignons | PT 1 : Frottement du patin sur la roue pour freiner le vélo PT 2 : Transformation de l’énergie musculaire en énergie mécanique pour déplacer le vélo |
Pour assurer la fonction d’usage d’un objet, il existe différentes fonctions techniques qui réalisent chacune une action. À chaque fonction technique est associée une ou plusieurs pièces qui sont appelées les solutions techniques. Il peut exister différentes solutions techniques pour une même fonction technique. Les principes techniques expliquent comment les fonctions techniques sont accomplies, par quel phénomène physique ou quelle technique.