Caractéristiques des matériaux
- Fiche de cours
- Quiz et exercices
- Vidéos et podcasts
• Réaliser un essai et l'interpréter pour mettre en évidence une propriété.
L’usinage est une technique qui consiste à enlever de la matière sur un matériau brut par un procédé de découpage et de perçage afin d’obtenir une forme.
o Le formage
Le formage est une technique qui consiste à mettre en forme un matériau brut soit par :
• un procédé de moulage : le matériau prend la forme d’un moule.
• un procédé de thermopliage : le pliage se fait sous haute température en utilisant par exemple une thermoplieuse.
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| Flexion | Compression | Traction | Torsion |
Exemples de caractéristiques de quelques matériaux :
| Matériau | Résistance à la flexion | Résistance à la traction | Résistance à la compression |
| Plastique | Faible | Très faible | Très faible |
| Acier | Très bonne | Très bonne | Très bonne |
| Bois | Bonne | Moyenne | Bonne |
Matériau : polyuréthane
Propriété à vérifier : isolation du polyuréthane
Matériel nécessaire : un dispositif de mesure thermique, une source de chaleur, un échantillon de polyuréthane
Les dispositifs de mesure thermique
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Sonde thermique numérique Étendue de mesure de -25°C à +125°C Résolution ±0,1°C Environ 50 euros. |
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Bandes à cristaux liquides
thermochromes adhésif La couleur des repères imprimés change en fonction de la température. Chaque repère imprimé a sa propre température de changement de couleur. L’indicateur 7 niveaux 0°C à 30°C de 5° C en 5° C. Environ 6 euros |
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Thermomètre numérique Plage de mesure - 50°C à + 70°C ; Précision 0,1° , Sélection °Fahrenheit /°Celsius. Environ 30 euros |
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Caméra thermique Permet de visualiser les différences de température Prix excessif |
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Les sources de chaleur
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Bec électrique Le bec électrique est un appareil peut être utilisé en cours de physique et chimie pour produire de la chaleur grâce à une résistance chauffante.
Remarque : À manipuler en compagnie
d’un adulte.
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Feu (briquet, allumettes...)
Remarque : Dangereux, risque d'incendie
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Essai : tester l'isolation du polyuréthane
• On chauffe une face du matériau sur laquelle on fixe un thermomètre ou une sonde thermique.
• Avant tout chauffage, on mesure la température T1 (le plus proche de la source de chaleur.)
• Sur l’autre face, on fixe un thermomètre, et on mesure la température T2, toujours avant tout chauffage.
• On chauffe le matériau sur une face, et on attend l’évolution de la température aux points T1 et T2.
• Si la température T2 est beaucoup plus élevée que la température T1, c'est que le polyuréthane n'isole pas la chaleur.
• On peut observer l’évolution grâce à une caméra thermique.
– Toucher la prise en protégeant l’utilisateur d’une électrocution
Matériau :
– conducteur : cuivre ;
– isolant : P.V.C., polyéthylène, caoutchouc, silicone,...
Propriétés à vérifier : isolation électrique ou conductivité électrique (selon le matériel testé)
Matériel nécessaire : un dispositif de mesure électrique, des câbles des piles, une ampoule, plusieurs échantillons plastiques et du cuivre.
Essai : tester la conductivité électrique du cuivre et du P.V.C
On peut utiliser un multimètre pour tester la conductivité électrique, si le matériel n’est pas disponible. Une pile, une ampoule, des câbles et des pinces crocodiles* permettent aussi bien de tester la conductivité électrique d’un matériau.
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| Pinces crocodile |
Si l’ampoule s’allume, l’échantillon testé permet de conduire l’électricité, c'est le cas du cuivre.
Si l'ampoule ne s'allume pas et que ce n'est pas un défaut de l'ampoule ni de la pile, l'échantillon testé est un isolant électrique. Il n'est pas conducteur d'électricité. C'est le cas du P.V.C.
| Caractéristiques à vérifier | Matériel nécessaire | Exemples |
| Aptitude au façonnage | Des machines de découpe et d’enlèvement de matière | Perceuse, ciseaux, cutter, … |
| Aptitude au thermoformage | Une source de chaleur | Thermoplieuse |
| Peu de résistance à la compression ou à la flexion |
Un outil de mesure de dimension Des outils qui simulent une force |
Règle, réglet Charges de différentes masses |
- Caractéristiques des matériaux : conductivité électrique, oxydabilité, aptitude à l'usinage et au formage, etc.
- Types de déformations : flexion, compression, traction, torsion
- Il existe plusieurs méthodes afin de tester les caractéristiques d'un matériau. Il faut prendre en compte la contrainte, la propriété à vérifier, définir le matériel nécessaire et disponible en classe afin de mettre et mettre en place un essai.
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