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Les familles d'objets et le progrès technique

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Objectifs

► Prérequis
• Identifier la fonction d’usage d’un objet
• Repérer le principe technique utilisé par un objet
• Les grandes transformations scientifiques, économiques et sociales au 20^e siècle
• L'âge industriel
• Les principaux repères historiques

► Attendus
• Repérer le ou les progrès apportés par un objet technique
• Distinguer les notions de familles d’objets et de lignées d’objets
• Ranger les différents objets par famille dans un tableau
• Classer dans le temps les inventions d’objets de même famille
• Proposer des lignées d’objets

1. SAVOIR - Définition

Au fil du temps, le progrès technique ne s’arrête jamais et est véritablement mis en évidence par l’évolution des objets techniques, qui résulte de multiples inventions et innovations.

L’évolution dépend de l’environnement scientifique, économique, social et industriel de l’objet technique. L’Homme exprime de nouveaux besoins auxquels les objets doivent répondre.

Certains objets techniques répondent à un même besoin et constituent une famille d’objets.

Exemple :
Les bateaux à voile et les bateaux à moteur permettent de se déplacer sur l’eau. Ils appartiennent à la famille des moyens de transports maritimes, mais ils peuvent être classés en deux lignées car le principe technique diffère (voile pour l’un et moteur pour l’autre).

2. SAVOIR-FAIRE

► Regrouper des objets en familles

Exemple :
La famille « générateurs électriques » répond au besoin « produire de l’électricité à partir de plusieurs formes d’énergie ».
Cette famille est elle-même constituée de plusieurs familles d’objets techniques, décrites dans le tableau suivant :

Familles d'objets techniques (générateurs électriques)	Besoin « produire de l'électricité à partir de plusieurs formes »
Éolienne	Vent (énergie éolienne) : électricité
Groupe électrogène	Carburants (énergie thermique) : électricité
Panneau solaire	Soleil (énergie solaire) : électricité
Hydrolienne	Énergie cinétique des courants marins ou fluviaux : électricité

► Reconstituer des lignées d’objets techniques à partir d’observations

Exemple : La lignée des vélos
Un vélo est un moyen de transport terrestre composé de deux roues alignées. L’énergie utilisée (énergie musculaire) est fournie par un humain (le cycliste) en position assise ou couchée.

► Relier les évolutions technologiques aux inventions et innovations qui marquent des ruptures dans les solutions techniques

Exemple : Évolution technologique de bouclier de capsules d’exploration de Mars

Lors de la rentrée dans l’atmosphère des planètes, la température de surface du bouclier thermique des capsules peut atteindre de très hautes températures.

Le choix du matériau à utiliser pour ce bouclier et pour protéger la capsule est donc extrêmement important. Dans le cadre de l’exploration sur Mars avec le véhicule Mars Sciences Laboratory, la NASA (agence spatiale américaine) a utilisé un matériau appelé PICA qui est une fibre de carbone imprégnée d'une résine phénolique (molécule spéciale). C’est un isolant thermique innovant qui a permis une véritable évolution technologique des boucliers des capsules d’exploration des différentes planètes.

Le problème technique de la délicate rentrée des capsules dans l’atmosphère de Mars a été résolu grâce à cette innovation.

► Comparer, commenter les évolutions des objets en articulant différents points de vue (fonctionnel, structurel, environnemental, technique et scientifique, social, historique, économique)

Exemple :
Le téléphone portable est devenu un objet technique indispensable et certains utilisateurs le décrivent même comme le prolongement de leurs mains.

► Élaborer un document qui synthétise ces comparaisons et ces commentaires

Exemple : Tableau avec des exemples d’évolutions du téléphone portable

Exemples d'évolutions de technologies et de fonctions
Dates	Technologie	Fonctions (besoins utilisateurs)
Années 1980 (invention)	Poids supérieur à un kilogramme	Communiquer à distance
Années 1990	Téléphone à clapet	Paramétrer un vibreur
2000	Portable à antenne interne	Jouer
2001	Appareil photo	Utiliser un clavier prédictif
2007 (premier smartphone)	Poids d'environ 0,135 kilogramme	Stocker des fichiers multimédia et naviguer sur Internet

► Piloter un système connecté localement ou à distance
La domotique est l’ensemble des systèmes automatiques et informatiques dans une maison et permet le pilotage de nombreux équipements à la maison tel qu’un portail.

Les trois principaux domaines d’application de la domotique sont les suivants :

le confort (système d’arrosage automatique) ;
la sécurité des biens et des personnes (système de détection incendie) ;
la gestion de l’énergie (système d’éclairage).

De même, les entreprises agricoles et industrielles utilisent des logiciels de supervision de plus en plus performants pour gérer leurs exploitations et pour piloter leur procédé de production à distance en utilisant le réseau Internet. Les exploitants agricoles ou les ingénieurs peuvent lancer un arrosage ou une découpe de matériaux à distance à partir d’un ordinateur sans avoir à se déplacer sur les terrains agricoles ou au niveau des machines.

Exemple 1 :
Pilotage d’une maquette d’objet technique par un smartphone.

Exemple 2 :
Un système de chauffage domotisé et piloté par smartphone permet d'optimiser le confort, en adaptant la température intérieure du logement aux conditions climatiques et aux habitudes. Sans avoir à se déplacer, il est possible de profiter d’instants de repos et de faire de précieuses économies.

Pour piloter un système, il faut réaliser les deux tâches suivantes sur un appareil électronique (ordinateur ou smartphone) :

créer une interface homme - machine ;
programmer l’interface homme machine en lien avec les programmes de fonctionnement du système.

3. À RETENIR - Glossaire

Famille d’objets : Groupe d’objets techniques qui répondent à un même besoin.

Lignée d’objets : Suite chronologique d’objets techniques d’une même famille qui utilisent le même principe technique pour répondre à un besoin.

Progrès technique : Résultat d'avancées technologiques qui résultent d'inventions et d'innovations mises en œuvre dans les solutions techniques des objets techniques.

Évolution : Modification plus ou moins significative d’un objet technique en fonction des besoins, des transformations sociales et économiques et du pays des utilisateurs.

Innovation : Fabrication ou évolution significative d’un objet technique, liée à la créativité et au design au travers de projets.

Invention : Découverte d’un objet nouveau qui peut ne répondre à aucun besoin.

Saut technologique : Soudaine évolution technologique d’un objet technique.

Pilotage d’un système : Partie commande qui gère le fonctionnement d'un objet technique.

Logiciel de supervision : Logiciel informatique qui permet de piloter à distance un procédé industriel ou une exploitation agricole.

Système connecté : Système relié à des réseaux (Wi-fi, Bluetooth, Internet 3G/4G) qui peut être piloté à distance par ordinateur ou par smartphone.
Par exemple, le dispositif de sécurité d'une maison peut être un système connecté qui permet d'activer des caméras depuis un smartphone en cas d'intrusion du domicile.

Interface homme - machine : Ensemble d’éléments matériels (composants électroniques, connexions) ou virtuels (application informatique, écran) mis en œuvre afin qu'un humain puisse contrôler et communiquer avec une machine.

Domotique : Ensemble des systèmes automatiques et informatiques dans une maison.

Besoin : Nécessité ou exigence formulée par l'Homme comme se loger, se soigner, manger ou encore communiquer à distance.

Charte graphique : Outil qui permet de créer de nouveaux supports de communication.