Objectifs du chapitre
Ce que tu vas savoir faire
- Distinguer mouvement d’entrée, transmission et mouvement de sortie.
- Calculer un déplacement dans un modèle à rapport explicite.
- Relier un besoin à une fonction et à des constituants manquants.
- Préparer un protocole encadré pour comparer deux solutions modélisées.
Un moteur qui tourne ne suffit pas à déplacer un curseur : il faut une transmission, un guidage et une transformation de mouvement explicités.
Étape 1
Nommer le mouvement avant de choisir une solution
Le modèle présente un distributeur fictif de cartes de consigne. Son moteur effectue une rotation. Une roue dentée transmet ce mouvement à une crémaillère ; la crémaillère fait glisser un curseur en translation rectiligne. La fonction recherchée est donc « déplacer le curseur de façon guidée », non simplement « faire tourner un moteur ».
Transmission et transformation ne sont pas synonymes. La roue transmet une rotation d’un axe à un autre ; le couple roue-crémaillère transforme une rotation en translation. Le guide maintient le curseur dans la direction prévue. Sans guide, la sortie pourrait ne pas répondre à la fonction même si le moteur tourne.
Le schéma est une modélisation : dimensions, frottements, usure, alimentation et sécurité ne sont pas représentés. Il aide à raisonner sur les rôles des constituants, pas à fabriquer un mécanisme.
Schéma original Maxdecours ; aucun objet à reproduire.
Agrandir l’imageSuis les flèches et nomme le mouvement avant, pendant et après la transformation.
Exemple résolu · Pas à pas
Relier énergie et mouvement dans un modèle
Dans une maquette de portail fictive, une batterie alimente un moteur qui entraîne une roue dentée ; le portail se déplace en translation.
- Distinguer la source d’énergie, le convertisseur et le mouvement observé.
- La batterie fournit l’énergie électrique ; le moteur la convertit en mouvement ; l’engrenage transmet ce mouvement.
- Le mouvement du portail est une conséquence du mécanisme, pas une forme d’énergie.
Décrire la conversion et la transmission aide à expliquer le mouvement sans les confondre.
À retenir. Une solution technique relie des constituants à une fonction et à la nature du mouvement attendu.
Étape 2
Calculer dans un modèle à rapport annoncé
Dans un modèle fictif, une rotation complète de la petite roue fait avancer la crémaillère de 4 mm. Si le moteur réalise 6 rotations complètes, le déplacement théorique vaut 6 × 4 = 24 mm. Les unités restent nécessaires : 24 n’est pas une réponse complète sans mm.
Ce calcul suppose un contact parfait entre roue et crémaillère et un déplacement sans glissement. Il ne mesure ni la force disponible ni la précision d’un objet réel. Si le curseur est bloqué, multiplier 6 par 4 ne diagnostique pas la cause ; la trace de l’essai et les constituants doivent être examinés dans un cadre encadré.
Un résultat théorique devient une attente du protocole : pour 6 rotations, attendre 24 mm dans le modèle. Une différence observée lors d’un essai réel, seulement si l’enseignant le prévoit, est une information à expliquer et non une preuve de faute.
À retenir. Un calcul annonce une attente dans ses conditions ; il ne remplace pas une mesure ou un diagnostic.
Étape 3
Ajouter une fonctionnalité sans inventer les constituants
Besoin fictif : empêcher le curseur de dépasser 30 mm afin de protéger la zone de rangement. La fonction nouvelle est « signaler et arrêter la commande modèle au-delà de la position limite ». On peut proposer une solution : un capteur de position, un support, une liaison vers l’unité de traitement et une règle qui compare position et limite. Chaque constituant a un rôle ; une case « capteur » seule ne constitue pas une solution complète.
Le tableau de constituants distingue présent, manquant et à vérifier. Dans le modèle, moteur, roue, crémaillère et guide sont déjà représentés ; le capteur de position, son support et le message de position sont à ajouter pour cette nouvelle fonction. Une modélisation peut prendre la forme d’un croquis annoté ou d’un schéma : elle rend le choix discutable avant tout montage.
Le changement a aussi des limites : position mesurée, alimentation, données reçues, usure et sécurité doivent être définies dans le projet réel. La plateforme prépare une spécification et une justification ; elle ne valide pas qu’un capteur a été installé ou qu’un arrêt matériel a fonctionné.
Tableau original Maxdecours, solution fictive à analyser.
| Constituant | État dans le modèle | Rôle pour la fonction limite |
|---|---|---|
| moteur et roue | présents | fournir et transmettre la rotation |
| crémaillère et guide | présents | transformer et guider le déplacement |
| capteur de position | manquant | produire une position à comparer |
| support du capteur | manquant | maintenir la position de mesure |
| message de position | à définir | transmettre une valeur, unité et validité |
Associe chaque constituant à son rôle avant de proposer un essai.
À retenir. Ajouter une fonction exige d’identifier ce qui existe, ce qui manque et la relation entre les constituants.
Étape 4
Comparer deux solutions puis préparer un essai encadré
Deux croquis fictifs peuvent être comparés. V1 place le capteur à 30 mm mais ne précise pas son support ; V2 place le capteur à 30 mm et indique un support réglable, une unité mm et un message valide. V2 est plus décrite pour la question posée, mais elle n’est pas certifiée : son support, sa précision et son intégration exigeraient un essai matériel encadré.
Un protocole de classe annonce la variable observée, les conditions et le résultat attendu. Pour la simulation, faire avancer le modèle à 28, 30 puis 32 mm, vérifier que le statut devient « limite atteinte » à partir de 30 mm et consigner les écarts. Pour un essai réel, le professeur choisit le matériel, les protections, le droit de manipuler, les critères et l’arrêt de sécurité.
La comparaison ne se réduit pas à un clic. L’élève peut préparer un schéma, un tableau de résultats attendus et une grille de contrôle ; la fabrication, le câblage, l’ajustement et la mesure effectivement réalisés sont appréciés dans l’atelier.
À retenir. Modéliser et préparer un essai rendent un choix contrôlable ; l’essai réel reste une activité encadrée et contextualisée.
Étape 5
Choisir avec une limite d’usage et d’impact
Une nouvelle fonction peut améliorer un usage mais ajouter des composants, de l’énergie consommée, une maintenance et des matériaux. Pour V2, le support réglable peut faciliter l’ajustement ; il ajoute aussi une pièce à fabriquer ou à réparer. Il faut donc formuler le critère : précision attendue, accès pour maintenance, matériaux disponibles et limitation des ajouts inutiles.
Ces critères ne donnent pas un classement universel des matériaux ou des objets. Ils aident à expliciter une décision dans un scénario fictif : conserver un guide réparable plutôt que remplacer tout le mécanisme, par exemple, si l’accès est prévu. Une décision réelle demanderait données de fabricant, sécurité, coût et contexte d’usage.
Le bilan doit séparer solution choisie, données du modèle et question encore ouverte. Dire « V2 est meilleure » sans critère ni limite transforme une préférence en conclusion.
À retenir. Un choix technique s’argumente avec un besoin, des critères et une limite, pas avec un slogan sur l’objet.
L’essentiel à retrouver
Ta fiche de révision
- Une transmission peut conserver la nature d’un mouvement ; une transformation peut la modifier.
- Le modèle calcule 6 × 4 mm = 24 mm dans ses hypothèses.
- Besoin, fonction, constituants, modèle et protocole sont reliés.
- Un essai réel ou une fabrication ne sont pas validés par une activité numérique.
Des erreurs à comprendre
Dire que le moteur transforme directement la rotation en translation.
Distinguer moteur, transmission par roue puis transformation roue-crémaillère et guide.
Ajouter un capteur sans prévoir support, donnée ni règle.
Lister les constituants et le rôle de chacun dans la nouvelle fonction.
Présenter un schéma comme un prototype réel réussi.
Nommer ce que le modèle représente et organiser un essai encadré pour le reste.
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Sources et repères
Édition Maxdecours · Année scolaire 2026-2027 · Vérification documentaire : 2026-10-24.
Arrêté du 9 février 2024 modifiant l’arrêté du 9 novembre 2015 fixant les programmes d’enseignement des cycles 2, 3 et 4 · Ministère de l’Éducation nationale · Annexe, pp. 6-7 et 11-13 : mécanismes, fonctions, solutions, constituants, modélisation, essai et évolution d’objets.
Schémas, calculs et protocoles sont fictifs. Toute fabrication, mesure, réglage ou réparation nécessite matériel autorisé, sécurité et encadrement de l’enseignant.