Le choix d'un matériau pour fabriquer un objet technique
- Fiche de cours
- Quiz et exercices
- Vidéos et podcasts
- Connaitre quelques caractéristiques et propriétés des matériaux.
- Décrire le fonctionnement d’objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions.
- Évaluer les caractéristiques d’un matériau pour une solution technique donnée.
- 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 densité très faible.
- La plupart des matériaux plastiques ont une bonne dureté, une bonne isolation électrique et thermique ainsi qu’une bonne aptitude au façonnage. Le polyuréthane comme le caoutchouc sont utilisés pour la fabrication des roues pour leur bonne adhérence au sol.
Le choix d’un matériau 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, densité, élasticité, etc.
| Matériau | Caractéristiques | |
| Matériaux métalliques | Fer |
Bonne conductivité thermique et
électrique Bonne résistance aux chocs Matériau oxydable Bonne aptitude au façonnage Matériau Lourd |
| Aluminium |
Bonne conductivité thermique et
électrique Bonne résistance aux chocs Bonne aptitude au façonnage Faible masse volumique |
|
| Acier inoxydable |
Bonne conductivité thermique et
électrique Bonne résistance aux chocs Bonne aptitude au façonnage Grande masse volumique |
|
| Matériaux plastiques | P.V.C. (Polychlorure de vinyle) |
Bon isolant électrique Résistance aux chocs moyenne Très bonne aptitude au façonnage Faible masse volumique |
| Polyuréthane |
Très bon isolant électrique Bonne résistance aux chocs Bonne aptitude au façonnage Faible masse volumique |
|
| Matériau type végétal | Bois d'érable |
Bon isolant électrique Bonne résistance aux chocs Bonne aptitude au façonnage |
| Matériau type céramique | Verre |
Bon isolant électrique Très fragile Matériau transparent |
Grâce au façonnage, on peut fabriquer des pièces qui composent un objet technique.
Imaginons, par exemple, que l'on veut fabriquer un skate-board (planche à roulettes).
Il va falloir réfléchir à la fonction technique de chaque pièce qui compose l'objet (à quoi sert cette pièce ?). Ensuite, il faudra imaginer quelle solution technique on peut envisager pour remplir cette fonction. Il faut ensuite déterminer les propriétés que le matériau qu'on va utiliser doit avoir pour remplir sa fonction efficacement. Alors, on pourra choisir le matériau à utiliser.
| Fonctions techniques | Solutions techniques | Propriétés | Matériau choisi |
| Supporter l'utilisateur | Planche |
Bonne résistance Bonne aptitude au façonnage |
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 Bonne aptitude au façonnage |
Polyuréthane |
Pour justifier le choix d'un matériau, il faut montrer que ses caractéristiques répondent aux critères attendus par la solution technique.
Pourquoi avons-nous choisi le polyuréthane pour fabriquer les roues ? Parce que ce matériau a une bonne adhérence.
Nous allons justifier le choix du polyuréthane pour les roues. Pour cela nous allons réaliser un test d’adhérence.
Nous allons prendre deux échantillons de même volume de polyuréthane et de P.V.C que l’on va poser sur une surface inclinée. Le matériau qui glissera le moins sur la surface aura la meilleure adhérence.
| Matériau | Mesure d'angle où le matériau glisse |
| P.V.C | 40° |
| Polyuréthane | 50° |
On remarque que le P.V.C glisse si on incline la planche à 40° alors que le polyuréthane ne commence à glisser qu'à partir d'un angle de 50°. Le polyuréthane a donc une meilleure adhérence au sol que le P.V.C. On peut donc justifier le choix de ce matériau pour fabriquer les roues du skate-board.
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