Pourquoi fabrique-t-on autant d'objets ? CI1E86eme

Situation de départ :- Les objets techniques sont nombreux car ils peuvent avoir des fonctions différentes et ils doivent plaire à tous les utilisateurs. L’évolution des techniques et de l’esthétique joue un rôle également dans leur conception. Dans cette troisième séquence, nous allons désormais voir les différents matériaux utilisés.Pour commencer, nous allons observer les matériaux dans le vélo, le skate et la trottinette électrique.

Problèmes posés :- Pourquoi utilise-t-on différents matériaux pour fabriquer le vélo, le skate ou la trottinette ?

En observant l’objet technique donné par le professeur (vélo, skate, roller ou trottinette), le site internet : http://velo.comprendrechoisir.com/comprendre/velo-essentiel ,ainsi que le document ressources :

Ecris la compétence Compétences à acquérir :

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Conseils, consignes :- Bien observer les matières et observez leurs différences.- Choisir des pièces sur le vélo ou la trottinette, facilement reconnaissable.- Utiliser eDrawings pour connaître le nom des pièces.- Noter au fur et à mesure les résultats sur le document « compte-rendu ».

Conclure sur le choix des matériaux pour une pièce :- le choix se fait-il au hasard ?- peut-on avoir plusieurs choix pour une seule pièce ?- quels sont les critères que l’on peut regarder pour choisir un matériau ?

S'organiser en équipe- Ecoute de l'autre- Partage des tâches

Choisir différentes pièces de l’objet technique étudié et expliquer avec quel matériauelle a été réalisée :- indiquer le nom de la pièce.- indiquer le nom du matériau utilisé.- indiquer les avantages du matériau pour la pièce.- trouver le plus de matériaux possible dans l’objet technique.

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Pourquoi utilise-t-on différents matériauxpour fabriquer un vélo, un skate, des rollers ou une trottinette?

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Repère Nombre Désignation Matériau utilisé

a. Identifier les éléments du Skate BoardLa nomenclature est un outil qui permet d’identifier les éléments d’un objet techniqueainsi que ses caractéristiques sur le matériau utilisé.

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Repère Nombre Désignation Matériau utilisé

b. Identifier les éléments de la TrotinetteLa nomenclature est un outil qui permet d’identifier les éléments d’un objet techniqueainsi que ses caractéristiques sur le matériau utilisé.

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Repère Nombre Désignation Matériau utilisé

c. Identifier les éléments du VéloLa nomenclature est un outil qui permet d’identifier les éléments d’un objet techniqueainsi que ses caractéristiques sur le matériau utilisé.

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Repère Nombre Désignation Matériau utilisé

d. Identifier les éléments du RollerLa nomenclature est un outil qui permet d’identifier les éléments d’un objet techniqueainsi que ses caractéristiques sur le matériau utilisé.

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Le verre, les métaux et alliages, le polyéthylène (plastiques, bouteilles d'eau)

Certains plastiques non rigides : polystyrène, PVC...

Caoutchouc, certains plastiques très rigides : polyuréthane.

Entièrement recyclables

Difficilement recyclables

Non recyclables brûlés

Matériaurecyclable

Aluminiumrecyclable

Acierrecyclable

Verrerecyclé

Eco-emballagePlastiquesrecyclables

Papierrecyclé

Europe propre

1. Les différentes familles des matériauxUn matériau est une matière que l'Homme façonne, transforme par découpe, pliage, polissage… pour en faire des objets (ouvrages, machines…).Il existe plusieurs familles de matériaux: les matériaux naturels et les matériaux synthétiques.

2. Le recyclage des matériauxLe recyclage est un processus qui consiste à réutiliser sous une autre forme un matériau usagé.

3. Quelques pictogrammes

Pourquoi utilise-t-on différents matériauxpour fabriquer un vélo, un skate, des rollers ou une trottinette?

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Les matériaux utilisés

On distingue trois origines aux matériaux : végétale, animale et minérale.La plupart sont recyclables et réutilisables comme la visserie que l'on peut refondre.Les matériaux plastiques en revanche sont difficilement recyclables voire non recyclablescomme les roues en polyuréthane et les entretoises en caoutchouc.

L'essentiel

- Un matériau est une matière naturelle ou synthétique que l'homme façonne(transforme par découpe, pliage, polissage…) pour en faire des objets (ouvrages, machines…).

Pourquoi utilise-t-on différents matériauxpour fabriquer un vélo, un skate, des rollers ou une trottinette?

Il existe différentes familles de matériaux :

- Les matériaux naturels d’origine minérale : Ce sont des matériaux qui sont extraits du sol et qui constituent les roches, la terre ou le sable.

- Les matériaux naturels d’origine végétale : Les végétaux concernent les organismes vivants désignant généralement les plantes.

- Les matériaux naturels d’origine animale : Ces matériaux désignent les produits de provenance animale

- Les matériaux synthétiques type métalliques ou alliages : Ce sont des matériaux qui sont extraits à partir de minéraux. (Cuivre, Aluminium, Fer, Acier…).

- Les matériaux synthétiques type plastique : Ce sont des matériaux qui sont extraits à partir de pétrole ou de bois. (P.V.C, Caoutchouc …).

- Le recyclage est un processus qui consiste à réutiliser sous une autre forme un matériau usagé.On peut reconnaître un matériau recyclable grâce à un pictogramme représentant des flèches formant un triangle pour représenter un cycle continu.

D’autres familles de matériaux ne sont pas du tout recyclables comme le polyuréthane (utilisé pour la fabrication de roues de rollers ou de skate board) ou le caoutchouc, ils sont donc mauvais pour l’environnement.

- Parmi les matériaux, le verre, les métaux ainsi que certains plastiques sont entièrement recyclables.

Le vélo, le skateboard, les rollers et la trottinette sont constitués de plusieurs composants de matériaux différents qui peuvent être identifiés grâce à une nomenclature.

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Ecris la compétence Compétences à acquérir :

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Quelles sont les caractéristiques des matériaux ?

Tu dois, à l'aide des échantillons de matériaux et du matériel, réaliser des essais te permettant de définir leurs caractéristiques physiques et mécaniques.

Tu as à ta disposition :- des échantillons de matériaux : Aluminium, Acier, Bois, Plastique, Cuivre, Caoutchouc- du matériel : pointeau, tube, montage électrique, balance.

Test 1 : La conductibilité électrique

Utilise internet pour trouver la définition de la « conductibilité ».

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Testes pour chaque échantillon la conductibilité du matériau à l'aide du montage électrique et du document ressources, puis complètes le tableau suivant par une croix dans la case correspondante.

Matériaux Conducteur Isolant

Acier

Aluminium

Cuivre

Bois

Plastique

Caoutchouc

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Pourquoi utilise-t-on différents matériauxpour fabriquer un vélo, un skate, des rollers ou une trottinette?

Test :

Préparation du matériel :

Lecturedes résultats :

Matériaux Profondeur de l'empreinte

Légende

PVC rigide 0 : aucune empreinte

PVC expansé 1 : empreinte légère

PMMA 2 : empreinte importante

Aluminium 3 : empreinte très importante

Acier

Inox

Zinc

Cuivre

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Test 2 : La dureté

Utilise internet pour trouver la définition de la « dureté ».

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Sur chaque échantillon tu dois réaliser une empreinte à l'aide du tube et du pointeau. Ensuite tu compléteras le tableau suivant.

Protocole : L'empreinte doit être réalisée en lâchant une seule fois le pointeau à travers le tube. Celui ci devant être à la verticale posé sur l'échantillon.

Matériaux Masseen g

Volumeen cm3

Masse Volumiqueen g/cm3

Balsa

Aggloméré

Acier

PVC Expansé

PMMA

PHED

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Test 3 : La masse volumique

Utilise internet pour trouver la définition de la « masse volumique ».

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Pour chaque échantillon tu devras :

- calculer le volume de l'échantillon (L x l x h)ex : 12 cm x 3 cm x 0,2 cm = 7,2 cm3

- peser l'échantillon.- calculer sa masse volumiqueen divisant sa masse par son volume.

Masse volumique = Masse ÷ Volume

(plus la masse volumique est faible plus le matériau est léger)

Ensuite tu compléteras le tableau suivant.

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- Les matériaux sont issus de matières premières naturelles. - Les matières premières sont d'origine : Végétale, Animale, Minérale. - Les matériaux ont des caractéristiques physiques, mécaniques et esthétiques différentes.- Les matériaux peuvent être classés dans des grandes familles en fonction de leur origine et/ou de leurs caractéristiques.- Les matériaux sont choisis en fonction de leurs caractéristiques pour satisfaire les fonctions techniques et esthétique de l'objet.

POUR BIEN COMPRENDRE :

Les Matériaux

Les famillesde matériaux

Réf. Programme :

- Indiquer à quelle famille appartient un matériau. 1- Mettre en évidence à l’aide d’un protocoleexpérimental quelques propriétés de matériaux. 1- Classer les matériaux par rapport à l’une de leurs caractéristiques. 1

Les matériaux sont fabriqués à partir de matières premières naturelles extraites du

sous-sol de la Terre (minerai, pétrole, …) non renouvelables ou de matières végétales (bois, coton, …) ou animales (Cuir, …) renouvelables.

Ils ont des caractéristiques physiques, mécaniques etesthétiques différentes qui permettent de les classer en grandes familles de matériaux.

La variété des matériaux permet de répondre à la variété des fonctions techniques nécessaires au fonctionnement d'un objet (dur, élastique, résistant, léger, conducteur d'électricité, adhérents, inflammable, …) et à ses fonctions d'estime (esthétique).

Les matériaux qui composent un objet (hors d'usage) doivent pouvoir être éliminés ou récupérés pour ne pas polluer l'environnement et préserver les ressources naturelles en matières premières de la Terre. Après usage, les matériaux sont retraités pour être réutilisés sous différentes formes dans la réalisation d'autres objets (ils sont recyclés) ou incinérés pour créer de la chaleur (chauffage, …) s'ils ont un pouvoir calorifique.