3 3 techno Structure des Systèmes

 3-3 techno TECHNOLOGIE — CLASSE DE 3e

Structure et fonctionnement des objets et systèmes techniques

Analyse fonctionnelle, solutions techniques, chaînes d'énergie et d'information

Cours complet en vue de la préparation du Diplôme National du Brevet

 

Sommaire

I. L'analyse fonctionnelle d'un système (objet/système, boîte noire, fonctions techniques)

II. Le choix des solutions techniques (énergie, matériaux)

III. Chaîne d'énergie et chaîne d'information

Révision express

Quiz de 50 questions (avec corrigé)

Exercice guidé — Fonctions et solutions techniques du quad

 

CHAPITRE 3 — Structure et fonctionnement des objets et systèmes techniques

Comment décrire ce qui se passe « à l'intérieur » d'un objet technique ? Comment identifier les fonctions qu'il doit assurer, les solutions choisies pour les réaliser, et la façon dont l'énergie et les informations y circulent ?

 

I. L'analyse fonctionnelle d'un système

1. Différencier objet technique et système technique

Un objet technique est un élément unique, non décomposable, qui répond à un besoin simple (une vis, un capteur...).

Un système technique est un ensemble organisé de plusieurs objets techniques (aussi appelés composants) qui interagissent entre eux pour remplir une fonction globale, plus complexe qu'un seul objet ne pourrait le faire seul (un vélo, un drone, un robot tondeuse...).

 

Figure 1 — Un objet technique (une vis) et un système technique (le vélo, composé de plusieurs objets techniques en interaction).

2. Représenter le fonctionnement d'un système : la boîte noire

Pour représenter le fonctionnement global d'un système sans entrer dans le détail de ses composants, on utilise un schéma appelé « boîte noire » (ou diagramme A-0). Le système y est représenté comme une boîte fermée : on ne voit que ce qui entre et ce qui sort.

•      Matière d'œuvre entrante : ce sur quoi agit le système (une personne, un matériau, une information...).

•      Matière d'œuvre sortante + valeur ajoutée : le résultat obtenu, transformé par le système.

•      Énergie : ce qui permet au système de fonctionner.

•      Informations / réglages : les consignes, les données qui pilotent le système.

 

Figure 2 — La boîte noire (diagramme A-0) du vélo.

3. Décomposer le système en fonctions techniques

Une fois la fonction principale du système identifiée, on peut la décomposer en plusieurs fonctions techniques (FT) : ce sont les fonctions que doivent assurer les différentes parties du système pour que la fonction principale soit remplie.

Règles de construction •      Chaque fonction technique est décrite par un verbe à l'infinitif (ex : « se déplacer », « communiquer », « alimenter »). •      Le diagramme se construit et se lit de gauche à droite, dans une logique du « pourquoi ? » (la fonction principale) vers le « comment ? » (les fonctions techniques qui permettent de la réaliser). •      Chaque fonction technique pourra ensuite être associée à une ou plusieurs solutions techniques (voir partie II).

 

Exercice résolu — Analyser et représenter le fonctionnement d'un drone de sauvetage en montagne

Dossier Un drone de sauvetage en montagne est utilisé par les secouristes pour localiser rapidement une victime en zone difficile d'accès. Il décolle depuis un point de rassemblement, survole la zone de recherche en filmant le terrain avec une caméra thermique, transmet en direct sa position et les images à l'équipe de secours au sol, et peut larguer un kit de premiers secours (couverture de survie, téléphone satellite) à proximité de la victime repérée. Il est alimenté par une batterie rechargeable.

 

Question 1 — Compléter la boîte noire du drone

À l'aide du dossier, identifiez : la fonction principale du système (verbe à l'infinitif), la matière d'œuvre entrante et sortante, l'énergie utilisée, et une information qui entre dans le système.

 

Méthode Pour trouver la matière d'œuvre, demandez-vous : sur quoi agit le système ? Ici, le drone agit sur une situation de recherche (une zone non explorée devient une zone explorée, avec une victime localisée et secourue).

 

Question 2 — Décomposer le système en fonctions techniques

Identifiez au moins quatre fonctions techniques nécessaires au fonctionnement du drone, à partir du dossier.

 

Corrigé

Question 1

Réponse attendue •      Fonction principale : Assurer une mission de sauvetage en montagne. •      Matière d'œuvre entrante : une zone de montagne non explorée, avec une victime à localiser. •      Matière d'œuvre sortante + valeur ajoutée : la victime localisée, sa position transmise aux secours, un kit de premiers secours largué. •      Énergie : la batterie rechargeable du drone. •      Information entrante : les images filmées par la caméra thermique (grandeur physique captée par le drone).

 

Question 2

Figure 3 — Corrigé : décomposition du drone de sauvetage en 5 fonctions techniques.

 

II. Le choix des solutions techniques

1. Des solutions techniques par fonction technique

Pour une même fonction technique, plusieurs solutions techniques différentes sont en général possibles. Le choix se fait en fonction du cahier des charges (voir chapitre 1) : coût, contraintes d'usage, esthétique, impact environnemental...

Fonction technique	Exemples de solutions techniques possibles
Assembler deux pièces	Vissage, soudure, collage, rivetage, clipsage
Transformer un mouvement rotatif en linéaire	Système vis-écrou, crémaillère, came
Immobiliser / freiner	Frein à disque, frein à tambour, frein magnétique
Éclairer	Ampoule à incandescence, LED, néon
Isoler thermiquement	Laine de verre, polystyrène, laine de mouton

 

À retenir Une même fonction technique peut être réalisée par plusieurs solutions techniques différentes : il n'y a jamais une seule bonne réponse, mais un choix argumenté en fonction des contraintes du projet.

 

2. Le choix d'une énergie

Chaque système technique a besoin d'une source d'énergie pour fonctionner. Le choix de cette énergie dépend des contraintes du cahier des charges (autonomie recherchée, impact environnemental, coût, puissance nécessaire...).

Type d'énergie	Avantages	Inconvénients
Électrique (batterie)	Silencieuse, pas d'émission directe de gaz, facile à contrôler	Autonomie limitée, temps de recharge, fabrication de la batterie polluante
Thermique (essence, gaz)	Grande autonomie, puissance élevée, recharge rapide (plein)	Émissions de gaz à effet de serre, bruyante, ressource fossile limitée
Solaire	Renouvelable, gratuite une fois le panneau installé	Dépend de l'ensoleillement, puissance limitée, coût d'installation
Musculaire	Gratuite, aucune pollution directe	Puissance et autonomie limitées à l'effort humain

 

3. Le choix des matériaux

Le matériau d'une pièce est choisi selon les propriétés attendues : résistance mécanique, légèreté, résistance à la corrosion ou aux UV, coût, recyclabilité, isolation...

Famille de matériaux	Propriétés typiques	Exemples d'usage
Métaux (acier, aluminium)	Résistants, rigides, bons conducteurs, recyclables	Structures, pièces mécaniques, lames coupantes
Plastiques (ABS, PVC...)	Légers, faciles à mouler, peu coûteux, isolants électriques	Carrosseries, boîtiers, isolants de câbles
Bois	Renouvelable, léger, bonne isolation thermique	Mobilier, structures légères, ossatures
Matériaux composites (fibre de carbone...)	Très résistants et très légers, mais coûteux	Cadres de vélo haut de gamme, aéronautique
Céramiques	Résistantes à la chaleur, dures, cassantes	Freins haute performance, isolants électriques

 

À retenir Le choix d'une énergie et le choix d'un matériau sont eux aussi guidés par le cahier des charges : il n'existe pas de « meilleure » énergie ou de « meilleur » matériau dans l'absolu, seulement des choix adaptés (ou non) à un usage précis.

 

Exercice résolu — Identifier les choix de solutions techniques dans un système

Sujet : le robot tondeuse Un robot tondeuse est un appareil autonome qui tond automatiquement une pelouse. Il est alimenté par une batterie lithium rechargeable, qui se recharge seul sur sa station de charge lorsque le niveau devient faible. Sa coque est en plastique ABS, résistant aux chocs, aux intempéries et aux rayons UV. Ses lames de coupe sont en acier inoxydable, pour rester tranchantes et résister à la corrosion due à l'humidité de l'herbe. Il se déplace grâce à des roues motorisées indépendantes, ce qui lui permet de tourner sur lui-même. Un fil périphérique enterré autour du jardin, détecté par un capteur, lui indique les limites du terrain à ne pas dépasser.

 

Question 1 — Le choix de l'énergie

Quelle énergie a été choisie pour le robot tondeuse ? Proposez deux raisons qui justifient ce choix plutôt qu'un moteur thermique à essence.

Réponse attendue Le robot tondeuse utilise une énergie électrique (batterie lithium rechargeable). Ce choix se justifie par : (1) le fonctionnement silencieux, important car le robot peut tondre à toute heure sans déranger le voisinage ; (2) l'absence d'émissions directes de gaz polluants, contrairement à un moteur thermique ; on peut aussi noter que la recharge automatique sur borne est plus simple à automatiser qu'un ravitaillement en essence.

 

Question 2 — Le choix des matériaux

Relevez dans le dossier deux matériaux utilisés et, pour chacun, la propriété recherchée qui justifie ce choix.

Matériau	Propriété recherchée
Plastique ABS (coque)	Résistance aux chocs, aux intempéries et aux UV (exposition permanente en extérieur)
Acier inoxydable (lames)	Résistance à la corrosion due à l'humidité, tranchant durable

 

Question 3 — Fonctions techniques et solutions techniques

Pour chacune des fonctions techniques suivantes, identifiez la solution technique retenue dans le dossier.

Fonction technique	Solution technique identifiée
Se déplacer / tourner	Roues motorisées indépendantes
Couper l'herbe	Lames rotatives en acier inoxydable
Détecter les limites du terrain	Capteur associé à un fil périphérique enterré
Alimenter le système en énergie	Batterie lithium rechargeable sur station de charge

 

III. Chaîne d'énergie et chaîne d'information

1. Flux d'énergie et flux d'information

Dans un système technique automatisé, deux types de flux circulent en permanence :

•      Le flux d'énergie fait fonctionner physiquement le système : c'est lui qui produit le mouvement, la lumière, la chaleur...

•      Le flux d'information pilote et contrôle le système : il capte des données, les analyse, et donne des ordres au flux d'énergie.

Ces deux flux sont représentés par deux chaînes fonctionnelles complémentaires : la chaîne d'information et la chaîne d'énergie.

 

2. La chaîne d'information

La chaîne d'information comprend trois blocs fonctionnels, toujours décrits par un verbe à l'infinitif :

Bloc	Rôle	Exemples de solutions techniques
ACQUÉRIR	Capter une grandeur physique de l'environnement (mesurer)	Capteur de pluie, de température, de luminosité, bouton poussoir
TRAITER	Analyser les données reçues et décider d'un ordre à donner	Carte électronique, microcontrôleur, programme informatique
COMMUNIQUER	Restituer une information à l'utilisateur ou transmettre un ordre	Écran, voyant LED, buzzer, ordre envoyé vers la chaîne d'énergie

 

3. La chaîne d'énergie

La chaîne d'énergie comprend quatre blocs fonctionnels, qui transforment l'énergie jusqu'à l'action mécanique finale :

Bloc	Rôle	Exemples de solutions techniques
ALIMENTER	Fournir l'énergie nécessaire	Pile, batterie, secteur, panneau solaire
DISTRIBUER	Autoriser ou non le passage de l'énergie, selon l'ordre reçu de la chaîne d'information	Interrupteur, relais, variateur
CONVERTIR	Transformer l'énergie reçue en une autre forme d'énergie	Moteur électrique (→ mouvement), LED (→ lumière), résistance (→ chaleur)
TRANSMETTRE	Adapter le mouvement obtenu (vitesse, sens, trajectoire)	Engrenages, courroie, système bielle-manivelle, pignon-crémaillère

 

Figure 4 — Structure générale de la chaîne d'information et de la chaîne d'énergie : les deux chaînes sont reliées par un « ordre » qui part du bloc TRAITER vers le bloc DISTRIBUER.

À retenir Les deux chaînes ne fonctionnent jamais isolément : le bloc TRAITER (chaîne d'information) envoie un ordre au bloc DISTRIBUER (chaîne d'énergie), qui autorise alors le passage de l'énergie jusqu'à l'action mécanique.

 

Exercice résolu — Compléter une chaîne d'énergie et d'information : l'essuie-glace automatique

Dossier Certains véhicules sont équipés d'essuie-glaces automatiques. Un capteur de pluie, placé derrière le pare-brise, détecte les gouttes d'eau. Une carte électronique analyse le signal reçu et calcule la vitesse d'essuyage nécessaire, puis envoie un ordre au relais. Ce relais, alimenté par la batterie 12 V du véhicule, autorise alors le passage du courant vers le moteur électrique, qui se met à tourner. Ce mouvement de rotation est transformé par un système bielle-manivelle en un mouvement de va-et-vient, qui actionne le balai : le pare-brise est essuyé.

 

Question — Compléter les deux chaînes

À l'aide du dossier, associez à chaque bloc fonctionnel la solution technique correspondante, pour la chaîne d'information puis pour la chaîne d'énergie.

Chaîne	Bloc	Solution technique à identifier
Information	ACQUÉRIR	……………………………………………
Information	TRAITER	……………………………………………
Information	COMMUNIQUER (ordre)	……………………………………………
Énergie	ALIMENTER	……………………………………………
Énergie	DISTRIBUER	……………………………………………
Énergie	CONVERTIR	……………………………………………
Énergie	TRANSMETTRE	……………………………………………

 

Corrigé

Figure 5 — Corrigé : chaîne d'énergie et chaîne d'information de l'essuie-glace automatique.

 

RÉVISION EXPRESS — Ce qu'il faut absolument retenir

 

I. L'analyse fonctionnelle d'un système

Objet, système, boîte noire, fonctions techniques •      Objet technique = élément unique, non décomposable. Système technique = ensemble organisé de plusieurs objets techniques en interaction. •      La boîte noire (diagramme A-0) représente le système sans détailler ses composants : matière d'œuvre entrante → SYSTÈME (verbe à l'infinitif) → matière d'œuvre sortante + valeur ajoutée, avec énergie et informations en entrées secondaires. •      La décomposition en fonctions techniques (FT) se lit de gauche à droite, du « pourquoi » (fonction principale) vers le « comment » (fonctions techniques), chacune décrite par un verbe à l'infinitif.

 

II. Le choix des solutions techniques

Solutions, énergie, matériaux •      Une même fonction technique peut être assurée par plusieurs solutions techniques différentes : le choix dépend du cahier des charges. •      Le choix d'une énergie (électrique, thermique, solaire, musculaire...) dépend de l'autonomie, du coût, de l'impact environnemental et de la puissance recherchés. •      Le choix d'un matériau (métal, plastique, bois, composite, céramique) dépend des propriétés recherchées : résistance, légèreté, coût, recyclabilité...

 

III. Chaîne d'énergie et chaîne d'information

Les deux chaînes •      Flux d'énergie = fait fonctionner physiquement le système. Flux d'information = pilote et contrôle le système. •      Chaîne d'information (3 blocs) : ACQUÉRIR (capter, ex : capteur) → TRAITER (analyser/décider, ex : carte électronique) → COMMUNIQUER (restituer/transmettre un ordre). •      Chaîne d'énergie (4 blocs) : ALIMENTER (fournir l'énergie) → DISTRIBUER (autoriser le passage) → CONVERTIR (transformer l'énergie, ex : moteur) → TRANSMETTRE (adapter le mouvement, ex : engrenages) → action mécanique. •      Les deux chaînes sont reliées : TRAITER envoie un ordre à DISTRIBUER.

 

Vocabulaire clé à connaître par cœur

Mot	Définition express
Objet technique	Élément unique, non décomposable, qui répond à un besoin simple.
Système technique	Ensemble organisé de plusieurs objets techniques en interaction.
Boîte noire (diagramme A-0)	Représentation du système par ses entrées/sorties, sans détailler ses composants.
Matière d'œuvre	Ce sur quoi agit le système (entrante) ou ce qui en résulte (sortante).
Fonction technique	Fonction que doit assurer une partie du système, décrite par un verbe à l'infinitif.
Solution technique	Moyen concret (composant, dispositif) qui réalise une fonction technique.
Chaîne d'information	Acquérir → Traiter → Communiquer : pilote et contrôle le système.
Chaîne d'énergie	Alimenter → Distribuer → Convertir → Transmettre : fait fonctionner physiquement le système.

 

QUIZ — 50 questions pour tester ses connaissances

Consigne : pour chaque question, entourez ou notez la bonne réponse (a, b, c ou d). Le corrigé complet se trouve à la fin du quiz.

 

1. Un objet technique est :

a) Un ensemble de plusieurs composants en interaction     b) Un élément unique, non décomposable, qui répond à un besoin simple     c) Toujours électronique     d) Une fonction technique

2. Un système technique est :

a) Un élément unique et simple     b) Un ensemble organisé de plusieurs objets techniques en interaction     c) Une source d'énergie uniquement     d) Un cahier des charges

3. Un vélo est un exemple de :

a) Objet technique simple     b) Système technique, composé de plusieurs objets techniques     c) Fonction technique     d) Chaîne d'information

4. Une vis, prise isolément, est un exemple de :

a) Système technique     b) Objet technique     c) Chaîne d'énergie     d) Fonction principale

5. Dans un système technique, chaque composant :

a) Réalise une fonction technique précise, en interaction avec les autres composants     b) Fonctionne indépendamment sans lien avec les autres     c) N'a aucun rôle particulier     d) Doit être identique aux autres

6. La différence essentielle entre objet et système technique porte sur :

a) La décomposition en plusieurs composants en interaction     b) Le prix     c) La couleur     d) Le pays de fabrication

7. La boîte noire (diagramme A-0) permet de représenter :

a) Le détail interne de tous les composants     b) Le cahier des charges complet     c) Uniquement le prix du système     d) Le fonctionnement global du système, par ses entrées et sorties, sans détailler les composants

8. Dans la boîte noire, la « matière d'œuvre entrante » désigne :

a) L'énergie qui alimente le système     b) Le nom du système     c) Ce sur quoi agit le système, avant transformation     d) Le prix de vente

9. Dans la boîte noire, la « matière d'œuvre sortante » désigne :

a) L'énergie consommée     b) Le résultat obtenu, après action du système, avec la valeur ajoutée     c) Le nom du concepteur     d) Le cahier des charges

10. Dans la boîte noire du vélo, l'énergie utilisée est :

a) Électrique     b) Thermique     c) Solaire     d) Musculaire

11. Dans un diagramme A-0, le nom du système est toujours écrit :

a) Avec un nom commun     b) Avec un verbe à l'infinitif     c) En chiffres     d) En langue étrangère

12. Le diagramme A-0 est aussi appelé :

a) Cahier des charges     b) Frise chronologique     c) Chaîne d'énergie     d) Boîte noire

13. La décomposition en fonctions techniques se lit :

a) De droite à gauche     b) De haut en bas uniquement     c) De gauche à droite, du « pourquoi » vers le « comment »     d) Dans le désordre

14. Une fonction technique est décrite par :

a) Un adjectif     b) Une couleur     c) Un nombre     d) Un verbe à l'infinitif

15. Dans l'exemple du drone de sauvetage, « se déplacer dans les airs » est :

a) La fonction principale     b) Une matière d'œuvre     c) Une fonction technique     d) Une énergie

16. La fonction principale d'un système répond à la question :

a) Pourquoi ce système existe-t-il ?     b) Combien ça coûte ?     c) Quelle est sa couleur ?     d) Où est-il fabriqué ?

17. Les fonctions techniques répondent à la question :

a) Comment la fonction principale est-elle réalisée ?     b) Pourquoi ?     c) Quand ?     d) Par qui ?

18. Une même fonction technique peut être réalisée par :

a) Plusieurs solutions techniques différentes     b) Une seule solution technique possible     c) Aucune solution technique     d) Uniquement des solutions électroniques

19. Pour la fonction technique « assembler deux pièces », une solution technique possible est :

a) L'éclairage     b) Le freinage     c) Le vissage     d) L'isolation

20. Le choix d'une solution technique parmi plusieurs possibles dépend principalement :

a) Du hasard     b) De la météo du jour     c) Du cahier des charges (coût, contraintes, usage...)     d) De rien de particulier

21. Une solution technique pour « transformer un mouvement rotatif en linéaire » est :

a) Le système vis-écrou     b) Le frein à disque     c) La LED     d) Le collage

22. Le frein à disque et le frein à tambour sont deux solutions techniques pour la fonction :

a) Éclairer     b) Assembler     c) Isoler thermiquement     d) Immobiliser / freiner

23. L'énergie électrique (batterie) présente comme avantage principal :

a) Une pollution directe importante     b) Un coût toujours nul     c) Une autonomie toujours illimitée     d) Un fonctionnement silencieux et sans émission directe de gaz

24. L'énergie thermique (essence) présente comme inconvénient :

a) Une autonomie très faible     b) L'impossibilité de faire le plein rapidement     c) Des émissions de gaz à effet de serre     d) Aucune puissance

25. L'énergie solaire dépend fortement :

a) De l'ensoleillement     b) Du prix de l'essence     c) De la couleur du système     d) De la marque du fabricant

26. L'énergie musculaire est :

a) Payante et polluante     b) Toujours plus puissante que l'électricité     c) Gratuite, mais limitée en puissance et en autonomie     d) Impossible à utiliser dans un système technique

27. Le choix d'une énergie pour un système technique dépend notamment :

a) Uniquement de la couleur du produit     b) De l'autonomie recherchée et de l'impact environnemental     c) Du nombre de lettres dans son nom     d) D'aucun critère particulier

28. Un robot tondeuse alimenté par batterie plutôt que par un moteur essence est un choix motivé notamment par :

a) Le bruit plus important de l'électrique     b) Le fonctionnement silencieux et l'absence d'émissions directes     c) Une autonomie infinie garantie     d) Un coût de fabrication nul

29. Parmi les énergies suivantes, laquelle est renouvelable ?

a) L'essence     b) Le solaire     c) Le gaz     d) Aucune de ces réponses

30. Un matériau métallique (acier, aluminium) est généralement choisi pour sa :

a) Légèreté extrême uniquement     b) Souplesse extrême     c) Transparence     d) Résistance mécanique et rigidité

31. Un plastique comme l'ABS est souvent choisi pour :

a) Sa rareté     b) Sa résistance à très haute température     c) Sa conductivité électrique élevée     d) Sa légèreté et son faible coût

32. Le bois est apprécié notamment pour :

a) Sa conductivité électrique     b) Sa résistance à l'eau infinie     c) Son prix toujours très élevé     d) Son caractère renouvelable et sa bonne isolation thermique

33. Un matériau composite comme la fibre de carbone est :

a) Très résistant, très léger, mais coûteux     b) Bon marché et lourd     c) Sans intérêt technique     d) Utilisé uniquement pour l'alimentation

34. Les céramiques sont surtout utilisées pour leur :

a) Résistance à la chaleur     b) Souplesse     c) Légèreté extrême uniquement     d) Conductivité électrique élevée

35. Dans l'exemple du robot tondeuse, l'acier inoxydable est choisi pour les lames car il résiste :

a) Aux chocs uniquement     b) À la corrosion due à l'humidité, en gardant un tranchant durable     c) Au feu uniquement     d) Aux UV uniquement

36. Choisir un matériau pour une pièce technique dépend :

a) Uniquement de sa couleur     b) Du hasard     c) Des propriétés recherchées (résistance, légèreté, coût, recyclabilité...)     d) De la date de fabrication

37. La chaîne d'information comprend, dans l'ordre :

a) Convertir, transmettre, distribuer     b) Acquérir, traiter, communiquer     c) Alimenter, distribuer, convertir     d) Communiquer, acquérir, traiter

38. Le bloc ACQUÉRIR de la chaîne d'information sert à :

a) Capter une grandeur physique de l'environnement     b) Fournir l'énergie     c) Transmettre le mouvement     d) Convertir l'énergie

39. Un exemple de solution technique pour le bloc ACQUÉRIR est :

a) Un capteur de pluie ou de température     b) Un moteur électrique     c) Une batterie     d) Un engrenage

40. Le bloc TRAITER de la chaîne d'information sert à :

a) Fournir l'énergie     b) Capter une grandeur physique     c) Analyser les données et décider d'un ordre à donner     d) Transmettre un mouvement mécanique

41. Une carte électronique ou un microcontrôleur correspond au bloc :

a) ACQUÉRIR     b) TRAITER     c) ALIMENTER     d) TRANSMETTRE

42. Le bloc COMMUNIQUER de la chaîne d'information sert à :

a) Restituer une information ou transmettre un ordre     b) Capter une information de l'environnement     c) Fournir l'énergie au système     d) Adapter un mouvement mécanique

43. La chaîne d'énergie comprend, dans l'ordre :

a) Acquérir, traiter, communiquer     b) Transmettre, convertir, alimenter     c) Traiter, alimenter, acquérir     d) Alimenter, distribuer, convertir, transmettre

44. Le bloc ALIMENTER de la chaîne d'énergie sert à :

a) Analyser des données     b) Capter une information     c) Adapter un mouvement     d) Fournir l'énergie nécessaire au système

45. Le bloc DISTRIBUER de la chaîne d'énergie sert à :

a) Convertir l'énergie en mouvement     b) Fournir l'énergie de base     c) Capter une grandeur physique     d) Autoriser ou non le passage de l'énergie, selon l'ordre reçu

46. Le bloc CONVERTIR de la chaîne d'énergie sert à :

a) Capter une information     b) Fournir l'énergie de base     c) Transformer l'énergie reçue en une autre forme d'énergie (ex : mouvement)     d) Communiquer un résultat

47. Un moteur électrique correspond au bloc :

a) ALIMENTER     b) DISTRIBUER     c) CONVERTIR     d) TRANSMETTRE

48. Le bloc TRANSMETTRE de la chaîne d'énergie sert à :

a) Fournir l'énergie de base     b) Capter une grandeur physique     c) Adapter le mouvement obtenu (vitesse, sens, trajectoire)     d) Analyser des données

49. Des engrenages ou une courroie correspondent au bloc :

a) ACQUÉRIR     b) TRANSMETTRE     c) CONVERTIR     d) ALIMENTER

50. Les chaînes d'information et d'énergie sont reliées car :

a) Le bloc TRAITER envoie un ordre au bloc DISTRIBUER     b) Elles n'ont jamais aucun lien     c) Le bloc ACQUÉRIR alimente directement le moteur     d) Elles utilisent toujours la même énergie

 

Corrigé du quiz

Bonne réponse pour chaque question :

 

N°	Rép.	N°	Rép.	N°	Rép.	N°	Rép.
1	b	2	b	3	b	4	b
5	a	6	a	7	d	8	c
9	b	10	d	11	b	12	d
13	c	14	d	15	c	16	a
17	a	18	a	19	c	20	c
21	a	22	d	23	d	24	c
25	a	26	c	27	b	28	b
29	b	30	d	31	d	32	d
33	a	34	a	35	b	36	c
37	b	38	a	39	a	40	c
41	b	42	a	43	d	44	d
45	d	46	c	47	c	48	c
49	b	50	a

 

EXERCICE GUIDÉ — Identifier les fonctions techniques et y associer les solutions techniques

Support : dossier technique du quad — Barème indicatif : /20

 

Dossier technique — le quad Un quad est un véhicule tout-terrain à quatre roues, utilisé pour se déplacer sur des terrains accidentés (chemins, sable, boue). Il est propulsé par un moteur thermique à essence, alimenté par un réservoir de carburant. La puissance du moteur est transmise aux roues arrière par une chaîne de transmission. Le cadre est fabriqué en acier, pour résister aux chocs répétés du terrain. Les roues sont équipées de pneus crantés, qui assurent l'adhérence sur sol meuble. Une suspension à amortisseurs, placée sur chaque roue, absorbe les irrégularités du terrain et améliore le confort du conducteur. Le freinage est assuré par des freins à disque sur les quatre roues, actionnés par des leviers situés sur le guidon.

 

Étape 1 — Identifier les fonctions techniques et les solutions techniques

(6 points)

À l'aide du dossier, complétez le tableau ci-dessous en indiquant, pour chaque fonction technique, la solution technique retenue sur le quad.

Fonction technique	Solution technique (à compléter)
Se déplacer sur un terrain accidenté	……………………………………………
Transmettre la puissance du moteur aux roues	……………………………………………
Adhérer au sol meuble	……………………………………………
Absorber les irrégularités du terrain	……………………………………………
Freiner / immobiliser le véhicule	……………………………………………
Résister aux chocs (structure)	……………………………………………

 

Étape 2 — Justifier le choix de l'énergie

(4 points)

Le quad est équipé d'un moteur thermique à essence plutôt que d'un moteur électrique. Proposez deux raisons techniques qui peuvent justifier ce choix pour un usage tout-terrain.

 

Méthode Reportez-vous au tableau comparatif des énergies de la partie II du cours : comparez l'autonomie, la puissance disponible et la rapidité de ravitaillement de chaque énergie pour un usage prolongé en terrain isolé, loin de toute prise électrique.

 

Étape 3 — Justifier le choix du matériau

(2 points)

Pourquoi le cadre du quad est-il fabriqué en acier plutôt qu'en plastique ?

 

Étape 4 — Identifier la chaîne d'énergie du quad

(4 points)

À l'aide du dossier, complétez les 4 blocs de la chaîne d'énergie du quad.

Bloc	Solution technique (à compléter)
ALIMENTER	……………………………………………
DISTRIBUER	……………………………………………
CONVERTIR	……………………………………………
TRANSMETTRE	……………………………………………

 

Étape 5 — Synthèse rédigée

(4 points)

En 4 à 5 lignes, expliquez comment le choix des solutions techniques du quad (énergie, matériau, transmission) répond aux contraintes d'un usage tout-terrain.

 

Corrigé

Étape 1 (6 points — 1 point par ligne)

Fonction technique	Solution technique
Se déplacer sur un terrain accidenté	Quatre roues motrices, moteur thermique puissant
Transmettre la puissance du moteur aux roues	Chaîne de transmission vers les roues arrière
Adhérer au sol meuble	Pneus crantés
Absorber les irrégularités du terrain	Suspension à amortisseurs sur chaque roue
Freiner / immobiliser le véhicule	Freins à disque sur les quatre roues, actionnés par des leviers au guidon
Résister aux chocs (structure)	Cadre en acier

 

Étape 2 (4 points)

Réponse attendue Un moteur thermique à essence offre une plus grande autonomie et une puissance plus élevée qu'un moteur électrique, ce qui est nécessaire pour franchir des terrains difficiles (montées, boue, sable). De plus, le ravitaillement en essence est rapide (quelques minutes), alors qu'une recharge électrique serait longue et impossible à réaliser loin de toute prise en pleine nature.

Étape 3 (2 points)

Réponse attendue L'acier est beaucoup plus résistant aux chocs répétés qu'un plastique ; un cadre en plastique se déformerait ou se briserait rapidement sur un terrain accidenté, alors que l'acier conserve sa rigidité et protège le conducteur.

Étape 4 (4 points)

Bloc	Solution technique
ALIMENTER	Réservoir d'essence
DISTRIBUER	Poignée d'accélérateur (commande l'arrivée de carburant)
CONVERTIR	Moteur thermique (transforme l'énergie chimique en mouvement de rotation)
TRANSMETTRE	Chaîne de transmission vers les roues arrière

 

Étape 5 (4 points)

Exemple de synthèse attendue Chaque solution technique du quad répond à une contrainte du terrain accidenté : le moteur thermique à essence est choisi pour son autonomie et sa puissance, indispensables loin de toute recharge électrique ; le cadre en acier résiste aux chocs répétés que subirait un matériau plus léger ; les pneus crantés et la suspension à amortisseurs assurent l'adhérence et le confort sur sol irrégulier. Ces choix illustrent bien le principe vu en cours : une solution technique est toujours sélectionnée en fonction des contraintes réelles d'usage du système.