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Cours de Technologie 6e - Les caractéristiques physiques d'un matériau

Note par nos Maxinautes :  

Objectif(s)
Quelles sont les caractéristiques d’un matériau pour une solution technique donnée ?
Le choix d’un matériau pour une solution technique dépend des exigences attendues lors de son utilisation.
Les exigences sont des critères de performances que doit respecter le matériau pour répondre à une fonction donnée. Ces critères peuvent être déterminés en réalisant des tests (dureté, masse volumique, élasticité, aptitude à l’usinage…) vus dans un précédent chapitre.
1. Quelques caractéristiques de matériaux
  Matériau Caractéristiques
Matériaux métalliques Fer   Bonne conductivité thermique et électrique
  Bonne résistance aux chocs
  Matériau oxydable
  Bonne aptitude à l’usinage
  Matériau Lourd
 
Aluminium   Bonne conductivité thermique et électrique
  Bonne résistance aux chocs
  Bonne aptitude à l’usinage
  Faible masse volumique
 
Acier inoxydable   Bonne conductivité thermique et électrique
  Bonne résistance aux chocs
  Bonne aptitude à l’usinage
  Grande masse volumique
 
Matériaux plastiques PVC (Polychlorure de Vinyle)
  Bon isolant électrique
  Résistance aux chocs moyenne
  Très bonne aptitude à l’usinage
  Faible masse volumique
 
Polyuréthane   Très bon isolant électrique
  Bonne résistance aux chocs
  Bonne aptitude à l’usinage
  Faible masse volumique
 
Matériau type végétal Bois d'érable   Bon isolant électrique
  Bonne résistance aux chocs
  Bonne aptitude à l’usinage
 
Matériau type céramique Verre   Bon isolant électrique
  Très fragile
  Matériau transparent
 

2. Choix d'un matériau pour une fonction technique
Le choix d’un matériau dépend des critères d’exigences attendus par une solution technique.



Fonctions techniques Solutions techniques Critères Matériau choisi
 Supporter l'utilisateur  Planche  Bonne résistance
 Bonne aptitude à l'usinage
 Bois d'érable
 Assurer la liaison entre les roues et la planche  Essieux  Résistant
 Léger
 Aluminium
 Assurer une bonne adhérence avec le sol  Roues  Résistant
 Léger
 Bonne adhérence
 Polyuréthane

3. Justifier le choix d'un matériau
Nous allons justifier le choix du polyuréthane pour sa bonne adhérence au sol. Pour cela nous allons réaliser un test d’adhérence.

L’adhérence est la capacité d’un matériau à maintenir son contact avec le sol par frottement afin d’éviter tout glissement.

Expérience
Nous allons prendre deux échantillons de même volume de polyuréthane et de P.V.C que l’on va poser sur une surface inclinable. Le matériau qui glissera le moins sur la surface en augmentant l’angle d’inclinaison aura la meilleure adhérence.



Matériau Mesure d'angle où le matériau glisse
P.V.C 40 °
Polyuréthane 50 °

4. Conclusion
Le polyuréthane a donc une meilleure adhérence au sol que le P.V.C. On peut justifier le choix du matériau.

Les matériaux qui ont été choisis répondent aux critères attendus par les solutions techniques. Pour bien choisir un matériau, il faut bien définir les caractéristiques du matériau et vérifier qu’ils sont en accord avec les critères attendus.

On privilégiera l’aluminium pour des solutions techniques qui nécessitent une bonne résistance et une faible masse volumique, le bois pour sa bonne aptitude à l’usinage et le polyuréthane pour son adhérence au sol.

L'essentiel
• Les matériaux métalliques ont une bonne résistance aux chocs et une bonne conductivité thermique et électrique. Quelques caractéristiques différencient les matériaux métalliques entre eux, le fer est un matériau lourd et oxydable tandis que l’aluminium a une très faible masse volumique.

• La plupart des matériaux plastiques ont une bonne dureté, une bonne isolation électrique et thermique ainsi qu’une bonne aptitude à l’usinage. Le polyuréthane comme le caoutchouc sont utilisés pour la fabrication des roues pour leur bonne adhérence au sol.

L’adhérence est la capacité d’un matériau à maintenir son contact avec le sol par frottement afin d’éviter tout glissement.

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