En 3e, tu dois être capable de construire toi-même la chaîne d’énergie d’un objet sous forme de schéma bloc, en précisant les grandeurs à chaque étape, et d’analyser les mécanismes qui transmettent ou transforment le mouvement.
Objectifs
- Élaborer le schéma bloc de la chaîne d’énergie d’un objet
- Préciser les grandeurs physiques et les unités à chaque conversion
- Calculer un rapport de transmission et une vitesse de rotation
- Distinguer transmission et transformation de mouvement
1. Le schéma bloc de la chaîne d’énergie
Un schéma bloc représente chaque fonction par un rectangle (bloc), avec le constituant qui la réalise, et les flèches indiquent la forme d’énergie qui circule entre les blocs.
Chaîne d’énergie d’un robot à roues
- Énergie électrique (batterie) → ALIMENTER : batterie
- → énergie électrique → DISTRIBUER : carte de commande des moteurs
- → énergie électrique (tension U en V, intensité I en A) → CONVERTIR : moteur
- → énergie mécanique de rotation (vitesse en tr/min) → TRANSMETTRE : réducteur à engrenages
- → rotation plus lente des roues → déplacement du robot
P = U × I
2. Transmettre un mouvement de rotation
| Mécanisme | Sens de rotation | Remarques |
|---|---|---|
| Engrenage (deux roues dentées en contact) | Inversé | Pas de glissement, axes proches |
| Poulies et courroie | Conservé | Axes éloignés, possible glissement (courroie lisse), fonctionnement silencieux |
| Pignons et chaîne | Conservé | Axes éloignés, pas de glissement, nécessite graissage |
Rapport de transmission : Rapport entre la vitesse de rotation de sortie (roue menée) et la vitesse d’entrée (roue menante).
r = =
Un moteur tourne à 3 000 tr/min. Son pignon (15 dents) entraîne une roue de 45 dents.
- r = 15 ÷ 45 =
- Nsortie = 3 000 × = 1 000 tr/min
La roue tourne 3 fois moins vite : c’est un réducteur. En contrepartie, elle peut entraîner une charge plus importante.
3. Transformer un mouvement
Transformer un mouvement, c’est changer sa nature, par exemple passer d’une rotation à une translation (mouvement en ligne droite).
| Mécanisme | Transformation | Exemple |
|---|---|---|
| Pignon et crémaillère | Rotation ↔ translation | Portail coulissant, direction de voiture |
| Vis et écrou | Rotation → translation | Étau, cric |
| Bielle et manivelle | Rotation ↔ translation alternée | Moteur à pistons, scie sauteuse |
| Came | Rotation → translation alternée | Arbre à cames d’un moteur, jouets mécaniques |
À retenir
- Le schéma bloc associe fonctions, constituants et formes d’énergie entre les blocs.
- P = U × I (W = V × A).
- Rapport de transmission : r = Nsortie ÷ Nentrée = Zmenante ÷ Zmenée.
- Engrenage : sens inversé ; courroie et chaîne : sens conservé.
- Pignon-crémaillère, vis-écrou, bielle-manivelle transforment le mouvement.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.