Les MACHINES SIMPLES et les
MÉCANISMES
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Concept clé: Forme
Contexte mondial: Innovation scientifique et
technique
Résultat d’apprentissage: Je comprend que
les impacts des innovations scientifique et
technique permettent aux humains de changer
la forme et la fonction d’un mécanisme.
Un système mécanique
Un assemblage de pièces qui interagissent
et fonctionnent ensemble pour faire une
tâche (ou un travail).
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Une machine simple
Un outil qui permet de modifier la force
ou la direction de la force appliquée à la
machine.
◦ Exemples: un levier, une rampe (plan incliné),
un coin, une vis, une roue, une poulie ou un
engrenage.
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Les machines simples
Les machines simples sont des
machines que l’on utilise afin de
réduire la force nécessaire à
l’accomplissement d’un travail.
L’humain a appris à se servir des
machines simples pour l’aider dans
ses tâches de tous les jours.
Avec l’agencement de machines
simples, on obtient une machine
complexe.
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Les machines simples (suite)
Les machines simples exercent trois
fonctions principales:
1.Elles transmettent des forces;
2.Elles changent la direction d’une force;
3.Elles modifient l’intensité d’une force.
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La force appliquée et la force
produite La force intrant est la force qu’on
applique à la machine. Le symbole Fa est
utilisé dans les formules pour représenter
la force appliquée
Le force extrant est la force produite
par la machine. Le symbole Fp est utilisé
pour représenter la force produite.
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Le gain mécanique (GM)
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Le gain mécanique idéal (GMI)
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Les machines simples (suite)
Voici des machines simples :
1.Le plan incliné et le coin
2.Le levier
3.La vis
4.La poulie
5.La roue, le treuil et les engrenages
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Le plan incliné ou le coin
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Le plan incliné (la rampe) ou le coin
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Un plan incliné est une rampe ou
surface inclinée qui permet de
déplacer un poids en hauteur sans
employer un trajet purement vertical.
Le gain mécanique idéal d’un plan
incliné
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Résolution de problème
authentique
Nous avons besoin de volontaire!
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Le levier
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Le levier
Une pelle, une brouette, un bâton de
hockey, une batte en bois et des pincettes
sont des exemples de leviers.
Il existe 3 types de leviers. Tu devra être
en mesure d’identifier leur
◦ point d'appui
◦ la force appliquée (intrant)
◦ la force produite (extrant)
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Le levier du premier genre
Levier du premier genre (première classe)
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Exemple levier du premier genre
Pied-de-biche Point d’appuie: toujours entre les deux forces!
Force appliquée: à F
Force produite: à C
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Le levier du deuxième genre
Levier du deuxième genre ( 2e classe)
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Exemple levier du deuxième genre
Brouette
Point d’appuie: à la roue (à un extrémité)
Force appliquée: au manche
Force produite: soulève la charge
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Le levier du troisième genre
Levier du troisième genre (troisième
classe)
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Exemple levier du troisième genre
Bâton de hockey
Point d’appuie: à A
Force appliquée: à <<force>>
Force produite: à C
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À ton tour…
Identifier le type de levier. 1e genre; 2e
genre ou 3e genre.
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Suite…
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Le gain mécanique idéal (GMI)
Pour calculer le gain mécanique de
n’importe quelle machine, il suffit de
diviser la force produite par la force
appliquée. GM = force produite
force appliquée
Mais pourquoi est-ce qu’il y a une différence
entre la force appliquée et la force produite??
Si, on ne peut pas créer de l’énergie ni la
détruire et doit être transformée. Une partie
de la force est transformée en friction (ou
énergie thermique). 24
Calculer le GMI d’un levier
GMI = longueur du bras de levier (da)
longueur du bras de charge (dp)
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GMI = 1,5 m
0,5 m
= 3,0
Charge
Force
appliquée
Le coin
Un coin est constitué de deux plans
inclinés joints ensemble dos à dos
formant une arête.
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Fonction du coin
Il peut servir à garder des objets
ensemble (butoir de porte)
Il peut servir à séparer des objets (hache).
D'autres exemples de coins sont les
tranchants des ciseaux, des couteaux, et
les tournevis.
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La vis
Une vis est un plan incliné qui s’enroule
en forme de spirale.
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La vis
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La poulie
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• Une poulie fixe est une machine simple qui
permet de changer la direction de l’effort (la
force exercé pour déplacer la charge).
• La poulie mobile permet aussi de diminuer
l’effort requis pour déplacer une charge.
La poulie
La poulie est une roue possédant une
gorge par laquelle on passe une corde.
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Poulie fixe
Comme son nom l’indique, la poulie fixe
est attachée et ne bouge pas lorsque
l’objet est soulevé.
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1 poulie fixe = GMI 1
Poulie mobile
La poulie mobile peut voyager librement
le long de la corde
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1 poulie mobile = GMI 2
Les systèmes de poulies
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1 poulie fixe = GMI 1 2 poulie fixes et une
poulie mobile = GMI 2 2 poulies
fixes et 2
poulies
mobiles =
GMI 4
La roue
Une roue est un
disque (jante) relié au
centre (le moyeu) par
de rayons.
La roue se classifie
dans la famille des
leviers.
il s'agit d'un levier
circulaire dont le pivot
est un axe.
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Les engrenages
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• Un engrenage est un système de
roues dentées qui interagissent
ensemble. (Les dents de chaque
roue s’engrènent dans celles
d’autres roues.
Pignon et crémaillère
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Crémaillère : Tige droite
dentée.
Pignon : Roue dentée.
Vis et écrou
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Vis : Tige cylindrique filetée.
Écrou : Partie femelle du boulon.
Vilebrequin
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Vilebrequin : Axe en forme de « U » avec
au moins une bielle qui transforme un
mouvement rectiligne en mouvement
circulaire.
Ressources supplémentaires
http://www.cchst.ca/oshanswers/ergonomi
cs/mmh/hoisting.html
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Quelles machines simple ont été
utilisées pour la construction des
pyramides?
41
Quelles machines simples sont
utiles à la maison?
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