Correction Cahier 2AS

ère

Année Sciences

TECHNOLOGIE Cahier pour élèves (v1)

Correction

NOM : …………………………………………………………….. PRÉNOM : ………………………………………………………. CLASSE : ………………………………………………………... Prof : Soudani Sami

Lycée 36 2016/2017

PROGRAMME

2

ÈME

NNEE SCIENCES A NNEE

Chapitre 1 : ANALYSE AN ALYSE FONCTIONNELLE FONCTIONNELLE D'UN SYSTÈME TECHNIQUE TECHNIQUE Leçon N°1 N°1 : La modélisation modélis ation d'un système s ystème technique. tech nique. Leçon N°2 : L'analys L'analyse e descendante descendante.. Leçon N°3 : Le GRAFCET.

Chapitre 2 : DÉFINITION GRAPHIQUE D'UN PRODUIT Leçon N°4 : Le dessin d'ensembl d'ensemble. e. Leçon N°5 : Le dessin de définit définition. ion. Leçon N°6 : La cotation fonctio fonctionnelle. nnelle.

Chapitre 3 : ÉTUDE DES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES Leçon N°7 : Les solutio solutions ns construct constructives. ives.

Chapitre 4 : COMPORTEME COMPOR TEMENT NT DES MATÉRIAUX - La traction simple Leçon N°8 : La tracti traction on simple.

Chapitre 5 : LES FONCTIONS FONC TIONS LOGIQUES LOGIQUES UNIVERSELLES UNIVERSELLES Leçon N°9 N°9 : Les fonctions foncti ons logiques logique s de base. Leçon N°10 : Les fonctions logiques lo giques universelles. univer selles. Leçon N°11 : La fonction mémoire mémoire..

Chapitre 6 : LES FONCTIONS FON CTIONS ÉLECTRONIQUES ÉLECTRONIQUES Leçon N°12 N°12 : La fonction commutation. commut ation. (Le transistor tr ansistor))

www.SoudaniSami.com

PROGRAMME

2

ÈME

NNEE SCIENCES A NNEE

Chapitre 1 : ANALYSE AN ALYSE FONCTIONNELLE FONCTIONNELLE D'UN SYSTÈME TECHNIQUE TECHNIQUE Leçon N°1 N°1 : La modélisation modélis ation d'un système s ystème technique. tech nique. Leçon N°2 : L'analys L'analyse e descendante descendante.. Leçon N°3 : Le GRAFCET.

Chapitre 2 : DÉFINITION GRAPHIQUE D'UN PRODUIT Leçon N°4 : Le dessin d'ensembl d'ensemble. e. Leçon N°5 : Le dessin de définit définition. ion. Leçon N°6 : La cotation fonctio fonctionnelle. nnelle.

Chapitre 3 : ÉTUDE DES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES Leçon N°7 : Les solutio solutions ns construct constructives. ives.

Chapitre 4 : COMPORTEME COMPOR TEMENT NT DES MATÉRIAUX - La traction simple Leçon N°8 : La tracti traction on simple.

Chapitre 5 : LES FONCTIONS FONC TIONS LOGIQUES LOGIQUES UNIVERSELLES UNIVERSELLES Leçon N°9 N°9 : Les fonctions foncti ons logiques logique s de base. Leçon N°10 : Les fonctions logiques lo giques universelles. univer selles. Leçon N°11 : La fonction mémoire mémoire..

Chapitre 6 : LES FONCTIONS FON CTIONS ÉLECTRONIQUES ÉLECTRONIQUES Leçon N°12 N°12 : La fonction commutation. commut ation. (Le transistor tr ansistor))

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Chapitre I : Analyse fonctionnelle d’un système technique

------------------------------------

EXERCICE N°1 :

L'analyse descendante

LE SCOOTER

1- Compléter Compléter la modélisation de l'actigramme de niveau A-0 suivant : Essence Ordre (opérateur)

Utilisateur en position A

Utilisateur en position

Déplacer l'utilisateur sans effort physique

B

Bruit, pollution

Scooter + Scooter + Utilisateur

2- Relier Relier par une flèche chaque sous s ystème par sa fonc tion globale. Convertir l’énergie thermique en énergie mécanique de rotation

Roues Moteur thermique

Transmettre le mouvement de rotation à la roue arrière.

Mécanisme de transmission

Transformer la rotation de la roue en translation

(Sur le sol).

3- Déduire Déduire le niveau niveau A0 en ut ilis ant les termes suivants ,: Bruit - Utilisateur en position B - pollution pollution - Essence – Ordre Ordre – Utilisateur en position A – Wm Wm: énergie mécanique (de rotation)...

……… Ordre

…….. Essence

Utilisateur en ……………… position A

Convertir l’énergie thermique en énergie mécanique de rotation

Moteur thermique

…………………. Bruit, pollution …… Wm

Transmettre Transmettr e le le mouvement de rotation à la roue

Mécanisme de transmission

Utilisateur en Transformer la rotation de la roue en translation du scooter sur le sol.

Roues

Remarque :

Wm

énergie mécanique de rotation

position B

………………


------------------------------------

L'analyse descendante

EXERCICE N°2 :

Baladeur CD : Le : Le baladeur baladeur est un lecteur de disque optique permettant de lire spécifiquement les disques les optiques appelés: A-0, disques (ou CD). Qu'il s'agit de CD Compléter trois niveaux A0 et ecompacts t A1 audio ou MP3 les disquesDusont lus par baladeur CDune diode laser.

…………………………………… We E C R

………….. sur Informations CD

Transformer les ……………….

………….. Son

informations en son A-0

Bruit,

signalisation lumineuse

…………

Baladeur CD

Bruit, signalisation lumineuse Décoder Décoder les informations Transmettre les informations Transformer le signal en son …………...


Exercice N°3 :

------------------------------------------------------

Poste de marquage des yaourts

Mise en situation : Le système représenté ci-dessous sert à marquer les boîtes de yaourts (date de fabrication). Selon le cycle suivant : -

Chargement des boites par le tapis roulant T1.

Marquage des boites Transfert des boites par le vérin C1. (vers l'éjecteur du vérin C3). Éjection des boites par l'éjecteur du vérin C3. L'évacuation des boites marquées par le tapis d'évacuation T2. Fin du cycle.

Capteurs

Tampon

Éjecteur

Poste de marquage des yaourts On donne : M1 : distributeur du vérin C1 M2 : distributeur du vérin C2 M3 : distributeur du vérin C3

-

KM1 :

Contacteur du moteur Mt1. (non représenté) KM2 : Contacteur du moteur Mt2. (non représenté)

Fonctionnement : L'appuie sur le bouton de départ du cycle ( m), démarre le cycle suivant : L'avance du tapis T1, par la rotation du moteur Mt1. ( jusqu’à l’action du capteur S). Sortie de la tige du vérin C2 ( jusqu’à l’action du capteur l 20). Rentrée de la tige du vérin C2 ( jusqu’à l’action du capteur l 21). Sortie de la tige du vérin C1 ( jusqu’à l’action du capteur l 10). Rentrée de la tige du vérin C1 ( jusqu’à l’action du capteur l 11). Sortie de la tige du vérin C3 ( jusqu’à l’action du capteur l 30). Rentrée de la tige du vérin C3 ( jusqu’à l’action du capteur l 31). Le recul du tapis T2, par la rotation du moteur Mt2.( jusqu’à l’action du capteur S 2 non représenter ). Fin du cycle.

Travail demandé : Compléter les GRAFCET suivants :

GRAFCET


------------------------------------------------------

a°) GRAFCET du point de vue du système :

Attendre

0

Mi se en marche

Amener les boîtes

1

Boîtes amenées

Marq uer les boîtes

2

Boîtes m arq uées

Déplacer les boîtes

3

Boîtes dépl acées

Pousser les boîtes

4

Boîtes pou ss ées

vacu er les boîtes

5

Boîtes év acuées b°) GRAFCET du point de vue de la PO :

Attendre

0

c°) GRAFCET du point de vue de la PC :

Dcy

Dcy Mt 1

1

S SC2

L20 RC2

3

L21 4

4

RC1

L11 SC3

6

RC3

12M3

7

L31

L31 Mt2

S

14M3

L30

L30

8

12M1

5

L11

7

14M1

L10

L10

6

12M2

L21 SC1

5

14M2

2

L20 3

KM1

1

S 2

Attendre

0

8

KM2

S

GRAFCET


Exercice N°4 :

------------------------------------------------------

Bras manipulateur

Mise en situation : Le système représenté ci-dessous et un robot installé dans une société afin de transporter des bobines du stock des bobines vers les dévidoirs de câbleuses.

(Dans le stock)

Colonne

Dévidoirs c

Bras manipulateur Fonctionnement : Au départ le bras est en haut les mâchoires ouvertes. L'appui sur le bouton de départ du cycle ( dcy), démarre le cycle suivant : - L'avance du bras (sortie de la tige du vérin C) jusqu à l'action du capteur l11. - prendre une bobine (fermeture des mâchoires), par l'action du moteur M3; jusqu'à l'action du capteur f. - Le recule du bras (rentrer de la tige du vérin C) jusqu à l'action du capteur l10.

- La descente du bras par l'action du motoréducteur 2 : M2 ; jusqu'à l'action du capteur a. - Le déplacement de l'ensemble à gauche jusqu à l'action du capteur S3 .(Motoréducteur M1) - L'avance du bras (sortie de la tige du vérin C) jusqu à l'action du capteur l11. - Le lâchement de la bobine prise (ouverture des mâchoires), par l'action du moteur M3; jusqu à l'action du capteur o. - Le recule du bras (rentrer de la tige du vérin C) jusqu’à l'action du capteur l10. - Le déplacement de l'ensemble à droite jusqu à l'action du capteur S2. - La montée du bras jusqu'à l'action du capteur b. Fin du cycle.

Remarques : -

KM1 , KM2 et KM3 : trois Contacteurs (non représentés) des motoréducteurs M1, M2, M3 . M : distributeur du vérin C M1 (motoréducteur) : permet le déplacement longitudinal de l'ensemble (M1 + : à droite et M1 - : à gauche). M2 (motoréducteur) : permet le déplacement vertical de l'ensemble (M2 + : en haut et M2 - : en bas.) O : capteur d'ouverture des mâchoires (non représenté) - M3+ : sens 1 (fermeture des mâchoires). f : capteur de fermeture des mâchoires (non représenté) - M3 - : sens 2 (ouverture des mâchoires). .

GRAFCET


------------------------------------------------------

GRAFCET

1

Travail demandé :

Dé art

1- Numéroter l'enchaînement des taches effectuées par le bras au cours d'un cycle

2 3

8

4 5 7

Dévidoirs

2-

6

Déterminer le GRAFCET du point de vue du système : Attendre

4- Compléter le GRAFCET du point de Vue de la partie commande (PC) :

3- Compléter le GRAFCET du point de vue de la partie opérative (PO) : Attendre

0

Dcy.b.o

Dcy.b.o

SC

1

L11

M3+

f

RC

3

L10

a

M1-

S3

SC

L11

M3 -

S 2

o

RC

L10 S 2

M1+

S2

M2+ b

KM1+

9

S2 10

12M

8

L10

9

KM3 -

7

o 8

14M

6

L11 7

KM1-

5

S3 6

KM2 -

4

a 5

12M L10

M2 -

4

KM3+

2

f 3

14M

1

L11 2

Attendre

0

KM2+

10

b

Soudani Sami Chapitre II : Définition graphique d'un produit ------------------------------------ Lecture d'un dessin d'ensemble

Application : LE PERFORATEUR Description du perforateur : Un perforateur est un appareil de bureau destiné à Perforer les feuilles de cahier afin de les insérer dans un classeur à anneaux.

Travail demandé : 1) D’après le schéma ci-dessus, Répondre aux questions suivantes : a- Comment doit être positionnée la plaquette par rapport au poinçon ? .Quelle condition de guidage du poinçon doit-on avoir ? - Il faut que le poinçon soit Perpendiculaire à la feuille de papier , et l’axe de ce lui ci doit être Confondu avec l’axe de la plaquette. b- Rôle des buttées : -butée1 : condition permettant de B loquer la feuille pour obtenir la

même pos ition de perfor ation (10 mm). -butée2 : condition permettant de B loquer la des cente du poinçon vers le bas . c- Rôle du ressort : c’est un ress ort de rappel : il permet le levag e automatique du levier. d- Pour que le l’effort F soit plus faible possible ou faudra-t-il placer R ?.Indiquer par une croix votre réponse :

X1 > X2 X1=X2 X1
X

2) D’après le dessin d’ensemble répondre aux questions suivantes : a - On remarque que le corps (5)est une seule pièce et comporte deux grands chanfreins A et B et une arrondi C ,donner leur fonction : A : Pour diminuer le poids de l’ensemble (donc le prix), et question d’esthétique. B: 01 C : Pour faciliter l’engagement des feuilles. (L’entrer des feuilles) b – Repérer les pièces du perforateur sur l’éclaté ci-contre. 02 c - Le ressort de rappel (3) est logé dans un chambrage – Donner sa fonction. Pour plus de compression du ressort, donc une descente maxi. Du l evier . 03 d - par quel moyen s’établit la liaison du socle (6) sur le corps (5) ? Par les deux vis (7).  Quelle est la forme de la tête de ces éléments ? 05 Cylindrique carré 

Par quel moyen s’effectue le serrage ? Un tournevis Une clé plate



X

X

Justifier votre réponse ? : A couse de la présence d’une rainure.

04

06 07

Soudani Sami Chapitre II : Définition graphique d'un produit ------------------------------------ Lecture d'un dessin d'ensemble e - colorier le corps (5) du perforateur.

1) Définition :

Un dessin d’ensemble est un dessin dont le rôle est essentiellement de montrer le fonctionnement d’un mécanisme et la façon dont le concepteur a agencé les pièces constituants. A

A - A

04

A

NOMENCLATURE : La nomenclature est le tableau de la liste détaillée des différents composants qui constituent un ensemble mécanique. Elle est liée au dessin d’ensemble par des repères.

7 6 5 4 3 2 1

2 1 1 1 1 1 1

Rep

Nbre

Vis C 5 20 Socle Corps Axe Ressort

Poinçon Poigné

A 42 Tôle d’ acier ep 1

A 56 Acier étiré  4 Corde à piano 1.5 XC 65 Tôle pliée ép 2mm

Désignation

Riveté au montage 6 spires

Matière

Observation

Niveau

Échelle : 1 :2

Nom :

PERFORATEUR

Date :

Soudani Sami Chapitre II : Définition graphique d'un produit ------------------------------------ Lecture d'un dessin d'ensemble

1) Définition :

Le dessin de définition est une représentation graphique relative à une seule pièce du dessin

d’ensemble. Exemple :

A B

Fig.2

Fig.1

2) Exercice :

La vue de gauche étant complète. On demande de compléter : -

La vue de face en coupe A - A La vue de dessus.

A - A

A

A

Lycée R.T. Métlaoui -----------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre II : Définition graphique d'un produit ------------------------------------ Lecture d'un dessin d'ensemble

Application II : Cintreuse Mise en situ ation : Le système utiliser par les plombiers, permet de plier les tubes de cuivre.

Fonctionnement : La rotation du levier (6), entraîne la rotation de la vis (5), donc la descente du cintre (4), qui déforme la tube à plier.

Travail demandé : I- Analyse fonct ionn elle : (page 01) 1)- Colorier sur le dessin d'ensemble, les 3 vues avec la même couleur : diabolo (2)

cintre (4)

vis (5)

Rouge

bleu

vert

Lycée R.T. Métlaoui -----------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre II : Définition graphique d'un produit ------------------------------------ Lecture d'un dessin d'ensemble

On donne : Le dessin du cintre (4) par : - La vue de face incomplète. - La vue de gauche incomplète. - La vue de dessus incomplète . On demande : Compléter : - La vue de face en coupe A-A. - La vue de gauche. - La vue de dessus. Coter le logement de la vis (5). 



A - A

A

A

CINTRE (Pièce 4 seule)

Lycée R.T. Métlaoui --------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre II : Définition graphique d'un produit ------------------------------------------------- Cotation fonctionnelle

EXERCICE N°1

Système : Butée Mise en sit uation : La butée (2) permet de serrer une pièce à usiner (3) sur une table de machineoutil (5) à l’aide de la vis (1) et l'écrou (4).

On donne : +0.2 - 0.1

a5 = 27

0 - 0.5

a2 = 10

Travail demandé : 1

) Donner le nom des conditions:

b : .Retrait c : Dépassement d : Jeu : Jeu 2) Établir sur le dessin les chaînes minimales de cotes qui installent les conditions (a), (b), (c) et (d). 3) Écrire les équations des conditions (a) et ( b ) : a

a = a5 – (a2 + a4) a Maxi = a5Max – (a2 + a4) min a mini = a5min – (a2 + a4)Max

b = b2 – b1 b Maxi = b2 Max – b1min b mini = b2 min – b1Max 4) Calculez la cote nominale et les limites (écarts) à donner à la cote a4 sachant que la condition (a) est comprise entre 4.5 et 5.5 càd: a min = 4.5 et a Max = 5.5

a

4

Maxi =

a mini = 4

a5min – (a2Max + amin) = 26.9- (10+4.5) =12.4 a5Max – (a2min + aMax) = 27.2- (9.5+5.5) =12.2

+ 0.4

a4 = 12

- 0.2

5) Reportez les cotes fonctionnelles obtenues par la cote condition (a) sur le dessin des pièces séparées (dessin de définition)

5

a 4

a

2

a

Lycée R.T. Métlaoui --------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre II : Définition graphique d'un produit ------------------------------------------------- Cotation fonctionnelle

EXERCICE N°2

b5

b6

b7

Jb

b1

a3

a2

Ja

a4

6-7 5 3-4 2 1

Écrou Rondelle Coussinet Corps Vis

Rep

Désignation

a1

Tr avail demandé : 1- Tracer la chaîne de cotes relatives aux cotes condition Ja et Jb . 2- Reporter sur le dessin de l'axe (1), les cotes fonctionnelles cotes. +0,04 a1 = 55

+0,02

a1 et b1 issues des chaînes de b1

3- Écrire les équations donnant "Ja min " et " Ja Max ". Equations de projection :

Ja= a1 – (a4 + a2 + a3) Jb= b1 – (b7+b6+b5) “Ja mini” et “Ja Maxi”

Ja mini = a1 mini – a4 Maxi – a2 Maxi – a3 Maxi Ja Maxi = a1 Maxi – a4 mini – a2 mini – a3 mini

4-

“a1 mini” et “a1 Maxi”

a1 min i = Ja min i + a4 Maxi + a2 Maxi + a3 Maxi

a1 mini = 0,02 + 5 + 45 + 5

a1 mini = 55,02 mm a1 Maxi = Ja Maxi + a4 min i + a2 min i + a3 min i

a1 Maxi = 0,12 + 44,96 + 2 x (4,98)

a1 Maxi = 55,04 mm

5- CN, es, ei de a1 : CN a1 = 55 , ei = +0,02, es = +0,04

+0,04

+0,02

a1 = 55

6- Inscrire la valeur de la cote tolérancée a 1 sur le dessin de l'axe (1).

Lycée R.T. Métlaoui ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre III : Étude des solutions constructives ------------------------------------------------------ L es solutions constructives

I)

ACTIVIT É DE DÉCOUVERTE :

II)

(Voir livre de TP page 129) LE S LIAISONS MÉCANIQUES : (Rappel)

III ) EXE MPLE INTRODUCTIF : Clé pour filtre à huile (Voir livre de cours page 127) IV) APPLI CATI ONS : Application I : (Serre-joint) Réaliser l’activité du manuel d’activité (Page 135) Appli cation I I : (Étau de bricolage) Réaliser l’activité du manuel d’activité (Page 140)

L.R.T. Métlaoui Leçon N°….

LES SOLUTIONS CONSTRUCTIVES

Technologie Le : ……/……./……..

CORRECTION DE LA REP RESENTATION GRAPHIQUE Application I : (Serre-joint) L’activité du manuel d’activité page 139

Application II : (Étau de brico lage) L’activité du manuel d’activité

page 144

à compléter…


EXERCI CE N°1

:

Système : Vé réglable Mise en situation : Le système représente un Vé pour le centrage et le soutien des pièces de forme cylindriques (Différents diamètre) en vue de son usinage.

9 8 7 6 5 4 3 2 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

Rep

Nb

Écrou cylindrique Bouton moleté Rondelle plate Anneau élastique Coulisseau Vé Écrou Vis de commande Corps

E 335 C 60 Z 6 CN 18-09

Désignation

Matière

Vé réglable

E 335 C 60 C 60 C 60 GS 235


Travail demandé : I- Analyse fonctionnelle :

1) - Colorier sur le dessin d'ensemble, les 3 vues avec la même couleur :

Corps (1) Rouge 2 )- On donne le coupe B

Vé (4) bleu

Coulisseau (5) vert

- B . (voir dessin d'ensemble)

a- Indiquer les repères des pièces sur le dessin ci-dessous :

b- Par quelle coté ce fait le montage de la vis de commande (2), avec le corps (1) ? En haut À gauche X À droite

B-B

4 5 2 3 c- Donner l'ordre de montage de ces trois pièces :

A

B

(B)

C

(C)

(A) d- Quel est le rôle de l'anneau élastique (6) ? L'arrêt en translation à gauche de la vis de commande (2). 3) - Indiquer les repères des pièces sur l'éclaté.

4

1 6 7 8 9 2

5

3

Lycée R.T. Métlaoui ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre III : Étude des solutions constructives ------------------------------------------------------ L es solutions constructives 4) - L'usinage réaliser sur le Vé (4) est une rainure, est-elle une :

Rainure en V Rainure en U Rainure en T

X

Rainure en ?

5) - La liaison (4 / 5) est assurée par :

la rainure en T Cylindrique Prismatique Sphérique

6) - Le coulisseau (5) est une pièce :

X

7) - Quelle est le nom de l'usinage réaliser sur la pièce (1) ?

Trou borgne Taraudage Trou débauchant

X

8) – Pendant le cintrage, la vis de commande (2) est soumise à une sollicitation de :

Flexion

Torsion 9)

X

Compression

a- Quelle est le rôle de l'écrou cylindrique (9) ?

C'est un contre-écrou pour bloquée le bouton (8).

b- La manœuvre de cet écrou ce fait à l'aide d'un :

Tourne vis

10) –

X

Clé plate

Compléter le tableau des liaisons suivant :

À la main


11) –

Compléter le schéma cinématique de l'étau d'usinage suivant :

A= 2+6+7+8

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Chapitre IV : Sollicitations simples

---------------------------------------------------------------------

La Traction simple

1- Définition : (voir manuel du cours page 84) 2- Essai de traction : a- Principe: (voir manuel du cours page 85)

b- Résultats obtenus : (voir manuel du cours page 86)

F (N) Fr Fe

B A

C

- F r : Charge à la rupture (maximale) - F e : Charge à la limite élastique

S o : Surface d’un cercle : ΔL (mm) Allongements

0 Allongements Élastiques

So =

a- Limite élastique :

Re =

b- Limite à la rupture : Rr =

c- Allongement pour cent : A% =

4

- F e en (N) - So en (mm²) - Re en (N/mm²)

Fe So

- F r en (N) - So en (mm²) - Rr en (N/mm²)

Fr So

ΔL Lo

.

100

- L 0 : Longueur initiale - L : Longueur après rupture - ΔL=L- L 0 : (Allongement)

Application : (Manuel d'activité page 91) 4- Notion de contrainte : (voir manuel du cours page 87) σ =

2

Allongements Permanents

3- Caractéristiques mécaniques :

F S

πd

- F en (N) - S en (mm²) - σ en (N/mm²)

σ : se lit « sigma »



---------------------------------------------------------------------

La Traction simple

5- Condition de résistance : (voir manuel du cours page 88)

σ

avec :

Rpe

≤

- Rpe : Résistance pratique à l'extension - s : coefficient de sécurité (2 ≤ s ≤ 10)

Rpe = Re s

6- Relation de contrainte/ Déformation longitudinale : avec :

σ = E .ε

ε =

ΔL

(voir manuel du cours page 88)

E : module d'élasticité longitudinal e (d'YOUNG) (N/mm²)

Lo

ε : se lit « epsilon »

Loi de Hooke

Exercice Système : poire et manilles Mise en situation : Poire et manilles d'assemblage est un accessoire permettent le raccordement des c âbles avec les

appareils de levage.

A- On suppose que la poire est symétrique suivant l'axe des x 1- Calculer la charge maximale supporter par la poire Sachant que : Rpe = 60 N/mm² et d = 12 mm On a : σ ≤ Rpe ⇒

F S

≤ Rpe ⇒ F ≤ Rpe.S

donc : FMax =

d².π.Rpe 4

→ FMax

=

12².3,14.60 4

=

6782,4N 5

2- Calculer la contrainte normale d'extension lorsque la charge à lever et de 50.10 N. σ =

F S

=

F πd 2 ( ) 4

⇒

σ =

4 .F πd 2

;

AN: σ =

4 .5 0 .1 0 5 3 ,1 4 .1 2 2

= 4 4 2 3 2 ,1 3 N / m m ²

B- Le câble utilisé est en acier S235 (Re = 235 N/mm²)d e diamètre 10 mm supporte un effort F qui a tendance à l'allonger de 500daN. 1- Quel est le cœfficient de sécurité appliqué à ce câble? On a : σ ≤ Rpe et Rpe = AN : s ≤

3,14.10².235

4.5000

Re s

→

⇒

σ≤

Re s

⇔

F S

≤

Re s

⇔

s≤

S.Re F

⇔

s≤

π.d².Re

4.F

s ≤ 3, 68 5

2- Quel est l'allongement du câble sous l'action de F? (E = 2.10 N/mm²) ΔL F ΔL F.L0 ⇔ ⇔ ΔL = σ = E.ε ⇒ σ = E. = E. L0 S L0 S.E

3 4.F.L0 4.5000 .20.10 ⇔ ΔL = ⇔ ΔL = 3,14.10².2.105 π .d².E

→ ΔL = 6.36mm



---------------------------------------------------------------------

La Traction simple

Exercice N°2 Système : Treuil à câble Mise en situation : Le système représenté ci-dessous permet de lever

les charges pour les travaux de montage et de maintenance ainsi que pour la manutention de matériaux sur les chantiers.

Étude du câble Le câble du treuil à les caractéristiques suivantes :

Matière

s

Re

E

(N/mm²)

(N/mm²)

360

2.105

Acier (E360)

:

(cœfficient de

sécurité)

5

Le treuil est soumis à une charge F= 5 .103 N

Travail demander :

1- Compléter le tableau suivant : Forces extérieures

Bilan des actions

Sollicitation

Déformation

et

Traction

Allongement

F1

A F2

F1

B F2

2- Calculer la valeur Rpe du câble : (la résistance pratique à l'extension)

R e = Rse = 360 = 72 N/mm² 5 3- Écrire la relation entre la contrainte σ et Rpe. σ

≤

Rpe

(condition de r ésistance de traction)

4- Déduire alors le diamètre minimal (dmin) qui doit avoir le câble du treuil.

σ =

F

F

S

S

4.F

≤ R pe

π.d²

≤ Rpe

d² ≥

4.F π.Rpe

dmin =

4.F π.Rpe

3 A.N. : dmin = 4.5.10 =9.4 mm 3,14.72

5- Calculer alors la contrainte σ σ =

F

4.F

=

S

σ=

π.d²

(On prendra d= 10mm)

4.5.103 3,14.102

= 63,69N / mm²

6- Sachant que la longueur du câble est L = 20m. Déterminer son allongement ΔL σ = E .ε

⇒

Δ L σ = E. L

⇒

ΔL =

σ .L E

→

ΔL =

6 3 , 69 .2 0 .1 0 3 = 6 , 369 m m 2 .1 0 5

7- Pour un diamètre d = 10 mm, quelle est la charge maximale qui peut supporter ce câble ? Appliquant la condition de la r ésistance à la traction : σ

≤

R pe

⇒

F S

≤

R pe

⇒

F

≤

R pe.S donc : F Max =

d².π.R pe 4

→

F Max =

10².3,14 .72 4

=

5652N



---------------------------------------------------------------------

La Traction simple

Résumé : Désignation Surface d’un cercle Résistance élastique Résistance à la rupture Allongement pour cent Allongement Contrainte normale

Équation πd

So =

Fe So Fr

Rr =

So

ΔL Lo

.

100

ΔL = L - Lo F

σ =

mm²

4

Re =

A% =

2

Unité

N/mm²

N/mm²

Sans unité

mm N/mm²

S

Loi de Hooke

σ = E.ε

Allongement relatif

ε =

Condition de résistance

σ

Résistance pratique à l'extension

ΔL Lo ≤

Rpe =

Rpe Re s

N/mm² Sans unité N/mm² N/mm²

(2 ≤ s ≤ 10)

Lycée R.T. Métlaoui ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre VI : Les fonctions électroniques --------------------------------------------------------------------- Les fonctions Logiques universelles

MISE EN SITUATION

(Voir manuel d'activité page 99) I - R AP P E L : LES FONCTI ONS LOGI QUES DE BASE :

Logigramme :. Exemple : Tracer le Logigramme et le schéma à contact de: a b c a b

1

S =a ⋅ b + c a

a

&

a.

b

>1

c

le logigramme

b

S

+

c

le schéma à contact

S

_


I I - AP P L I CA TI ON S

Exercice N°1 :

Soit le logigramme suivant : a

H =a 1

1

H = a + a.b

>1 b

3

&

H = a.b

&

S =H2 . H3

2

Chercher l’équation simplifiée de S S = H .H = (a.b).(a + a.b) 2

3

S = (a.b).a + (a.b).(a.b) = a.b 0

a.b

Exercice N°2 :

Soit F = (a . b)+c

1°)- Compléter la table de vérité : F =(a . b)+c c b a c a.b 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 3°) - Établir le logigramme de F :

a b c

a.b

>1

& 1

2°)-

Tracer le Schéma à contact de la sortie F: a

+

b

F

-

c

a

F = a.b + c

t

c

b c

4°) Tracer le

chronogramme de la fonction F

F

Exercice N°3 :

Déterminer l'équation logique du schéma à contact suivant : a

b ē

S = (a.b) + c + d .e

c đ

+

Exercice N°4 : le schéma à contact (Voir livre de TP pages : 101-102-104)

S

_


III- THÉORÈME DE DEMORGAN: Activité 1 : Remplir la table de v érité suivante :

•

a

b

a.b

a.b

a +b

a +b

a

b

a .b

a +b

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

1 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 1 0 0

1 0 1 0

1 0 0 0

1 1 1 0

1) Comparer a + b et a ⋅ b : a + b = a.b 2) Comparer a ⋅ b et a + b : a ⋅ b = a + b Théorèmes de DEMORGAN : .

Thé orème 1 : .

a + b = a.b

Théorème 2 :

a⋅b = a + b

IV-LES FONCTIONS LOGIQUES UNIVERSELLES : 1) FONCTI ON NOR

Schéma à contact

Fonction

Équation logique

Table de vérité

Chronogramme

Symbole

S1

NI ou

NON OU + s1

s

L

_

ou

S2

S1

0 0 1 1

0 1 0 1

L 1 0 0 0

NOR

Algébre de BOOLE a+0 = a a+1 = 1 a+a = a a+a = 1

L=S1+S2 L=S1

1) Écrire l’équation de

X en NOR

= a.(b+c) = a + (b+c)

(Théor ème 2 de

DEMORGAN)

s

S2

S. américain

(exemple: a.b.0.a…..d = 0) (exemple: a.a.a.a…..a = a) (exemple: b.b.c.a…..d = 0)

≥1

b↓c a ↓ (b ↓ c)

≥1

2) Tracer alors son logigramme

S S = S+S = S

L = S1+S2

L

a b c

= a (b c)

s

S. européen

a.0 = 0 a.1 = a a.a = a a.a = 0

X= a.(b+c) (on ajoute 2 barres car a = a)

S 0 = S+0 = S

S2

soit a une variable binaire a={0,1}

(exemple : a+b+c+d….+1 = 1) (exemple: a+a+a+a….+a = a) (exemple. : a+a+b+c….+e = 1)

Application I:

L = S1+S2

S 1 = S + 1 = 1= 0 1

S S = S + S =1 = 0 1


2- Universalité des fonctions NOR FFonction NON à partir de la fonction NOR :

S↓S=S +S =S {

S

s

S

S↓0 =S+0 = S

… S

S

≥1

≥1

S ↓0 =S + 0 = S

S ↓S =S +S= S

s

S s

S

FFonction OU à partir de la fonction NOR : S1+S 2 =……………………………… S1 + S2 = S1 + S2 = S1 ↓ S2 =……………………………… = (S ↓ S ) ↓ (S ↓ S ) =……………………………… 1 2 1 2

S1 ↓ S2 = S1 + S2

S1 S2

FFonction ET à partir de la fonction NOR : S1.S2 =……………………………… S1 S .S S .S S S = = + 1 2 1 2 1 2 =……………………………… =……………………………… S2 =S ↓S 1 2

≥1

≥1 ≥1

≥1

S1 + S 2 = S1 + S2

S1

S2

≥1

S1 ↓ S2

Système : Coupe pain APPLICATION : Ce système permet de trancher 130 à 150 tranches de pain / minute Il est utilisé dans les unités de restauration à forte capacité.

Travail demandé 1°) Le coupe pain ( R ) fonctionne selon le logigramme suivant a

a ……

b

b…

…… a↓b

a …… ↓b

(a ↓ b) ↓ c

c

c

a°) Écrire l'expression en NOR ( ) de la sortie R :

      R = ( a ↓ b) ↓ c = (a ↓ a) ↓ (b ↓ b)  ↓ c =  (a ↓ a ) ↓ (b ↓ b)  ↓ (a ↓ a) ↓ ( b ↓ b)   ↓ c  a    b ( a ↓b )   b°) Déduire l'expression simplifiée de la sortie R en utilisant uniquement les opérateurs de base.

R = ( a ↓ b ) ↓ c = (a + b ) + c = (a + b) + c = (a + b ).c = a.b.c = a.b.c c°) Déterminer graphiquement l’équation simplifiée de R

a.b a

b c

a.b

R = a.b + c = a.b.c = a.b.c

…

c


3) FONCTI ON NAND

Fonction

Schéma à contact

Chronogramme

Symbole

S1

ON ou

s

NON ET ou

Équation logique

Table de vérité

L

s

_

+

S2

S1

0 0 1 1

0 1 0 1

L 1 1 1 0

L = S1.S2

L=S1 .S2

S2

S. européen

L = S1.S2

L=S1

S2

L

S. américain

NAND

Application I :

a b c

1) Tracer le logigramme de

bc

X = a (b c)

& &

a(bc)

2) Écrire l’équation de Y en NAND

Y = a.(b + c) = a.(b + c) = a.b.c = a.( b c ) = a. (b c ) = a.(b c ) = a (b c ) Propriétés de l’opérateur NAND (

)

S1 S2 = S2 S1 (S1IS2) I S3

≠

S1I (S2 I S3 ) ≠ S1IS2IS3

S 0 = S.0 = 0 = 1

S 1 = S.1 = S

0

S

S S = S.S = S 2- Universalité des fonctions NAND

FFonction NON à partir de la fonction NAND : S s S S =……………………………… S & S 1 =……………………………… S S S = S.S = S

0

s

S

&

1

S 1 = S.1 = S s

s

FFonction OU à partir de la fonction NAND : S1 S1 + S2 = S1.S2 = S1 S2 S1+S 2 =……………………………… =……………………………… S2 =……………………………… FFonction ET à partir de la fonction NAND : S1.S2 =……………………………… S1.S2 = S1 S 2 S1 =……………………………… S2 =………………………………

S S = S.S = 0 = 1

S

& &

S1 &

S2

S1 S2 = S1.S2

&

&

S1.S2 = S1 + S2

S1.S2 = S1.S 2


EXERCICE N°1

Système : Théière électronique

Mise en situation :

En raison de sécurité on veut réaliser une théière électronique, Ayant les éléments suivants : - S1 : bouton (marche/arrêt) - S2 : capteur de présence d'eau. - S3 : capteur de fermeture. - R : lampe rouge. - V : lampe verte.

R S

La lampe R s'allume pour les deux cas suivants : ü

V

Théière en marche ET pas d'eau.

S

OU ü

Théière en marche ET elle n'est pas bien fermée

1°) -a- Remplir la table de vérité correspondante à la sortie R. b- Déduire l'équation de R. R = S1.S2.S3 + S1.S2.S3 + S1.S 2.S3

c- Sachant que :

a + a.b = a + b

(a et b deux variables binaires)

Simplifier l'équation de R. On a : R = S1.(S2.S3 + S 2.S3 + S 2.S3) ………… R = S1. S2.(S3 + S3) + S2.S3  = S1 . S2 + S2 .S3 → R = S1 . ( S2 + S3 ) d- Écrire l'expression on NAND de la sortie R trouvée.

R = S1.(S2 + S3) = S1. ( S2.S3 ) ⇒ R = S1 . ( S2 .S3 ) = S1 ( S2 S3)

S1 S2 S3

R

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

1

1

0

1

1

1

1

0

e- Compléter alors le logigramme de R en utilisant uniquement des NAND S1 S2 S3

S2 S3

S1 ( S2 S3)

2°) a- Montrer que l'équation de la lampe V = S1 + S2.S3 V = R = S1. S2 + S3 = S1 + S2 + S3 ( ) ( )   V = S1 + S2.S3 ⇒ V = S1 + S 2.S3

S1

S3

+

S2

V

_

b- Tracer le schéma à contact de V.


EXERCICE N°2

Système : Passage à niveau Mise en situation : Un passage à niveau est situé à 100 m d’une gare et peut être commandé automatiquement ou manuellement (en cas de manœuvre des trains). La commande du moteur de la barrière à la descente est donnée par l’équation suivante :

E =(S 1⋅ S 2)+S 3 Avec : S1: capteur de passage du train . S2: capteur de position bas de la barrière . S3: bouton de commande manuelle . Représenter le logigramme de E en utilisant :

1- Des ports logiques de base. S1 S2 S 3

1

S2

S1.S2

&

S1.S2 + S3

>1

2- Uniquement des ports NAND à 2 entrées. S1 S2 S 3

E = (S1.S2 ) + S3 = (S1.S2 ) + S3 . 3 = (S1 S2 ) S3 = (S1.S2 )S

&

S2

>1

S1

&

S1 S2

&

E = (S1 S2 ) S3

3- Uniquement des ports NOR à 2 entrées.

E = (S1.S2 ) + S3 = (S1.S2 ) + S3

S1 S2 S 3

= (S1 + S2 ) + S3 = (S1 ↓ S2 ) + S3

>1

EXERCICE N°3: 1- Des ports logiques de base. 2- Uniquement des ports NAND. 3- Uniquement des ports NOR.

F =S 1 . (S2 +S3)

(S1 S 2 ) ↓ S3

>1

>1 (S1 S 2 ) ↓ S3

= (S1 ↓ S2 ) + S3 = (S1 ↓ S2 ) ↓ S3

Représenter le logigramme de

S1 ↓ S2

en utilisant :

Lycée R.T. Métlaoui ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre V : Les fonctions logiques universelles -------------------------------------------------------------------------------La fonction Mémoire

I- Mise en situation: (Voir livre de cours page 116)

KM

Exemple : commande d'u ne perceuse. Un bouton « m » permet de mettre en marche la machine Un bouton « a » permet de l'arrêter. Quand on appuie sur le bouton "m", le moteur démarre, quand on le relâche, le moteur continue à tourner. L'ordre de mise en marche a donc été mémorisé. Il en est de même pour le bouton "arrêt" Pour un même état des entrées (boutons au repos), nous avons deux états possibles en sortie (marche ou arrêt)

a

M

Analyse des fonctions

a 0 0 0 1 0 1

m 0 1 0 0 0 1

M

0 1

Quand on appuie sur le bouton "m", le moteur démarre, quand on le relâche, le moteur continue à tourner.

1 0

Quand on appuie sur le bouton "a", le moteur s'arréte

0

quand on le relâche, le moteur continue son arrét.

X

nous avons deux états possibles en sortie (marche ou arrêt)

Remarque dépond pas uniquement des On a les mêmes causes mais les effets sont différents. Donc l’état de sortie …ne ………………. entrées.

II- Étude de la fonction mémoire : Entrée S1

Sortie M

Système à Mémoires

Entrée S2

On peut réaliser la fonction mémoire par plusieurs technologies. Elle peut être électrique ou pneumatique. * Relais électromagnétique. 12v

220v

m X

x

M

m

X

x

M

0

0

0

0

1

1

1

1 Exemple : Mémoire flash pour appareil photo numérique.


1) Mémoire à arrêt prioritaire * Schéma électrique de la fonction mémoire. 12v

220v

a x

x

m

M

X

* Equation

.

X=arrêt (marche + x) X = a . (m+x) * Logigramme x

>1

m a

1

* Symbole (bascule RS) S

X

&

Q

S : mise à 1 R : mise à 0

R

Application : Réaliser la fonction mémoire uniquement avec des portes logiques NOR.

X = a . (m+ x)

= a.(m + x) = a+ (m + x) = a+ (m + x) = a (m  x)

a m

X = a  (m  x)

Exemple : Mémoire de travail des ordinateurs.


2) Mémoire à marche prioritaire * Schéma électrique de la fonction mémoire. 12v

220v a m

x

x

M

X

* Equation

.

X=(arrêt x) + marche

X = ( a . x) + m

* Logigramme x

a

&

>1

m

X

Application : Réaliser la fonction mémoire uniquement avec des portes logiques NAND. X = ( a . x) + m = ………………….. = ………………….. = ………………….. = …………………..

m X

a Exemple : Programme embarqué sur un système technique

III- Applications : Réaliser les activités de la page 121 à la page 127 du manuel d’activités


Chapitre 8 : I- Le transistor Le transistor est un composant électrique possédant trois électrodes, ces trois points de connections correspondent à trois couches associées d’un matériau semi-conducteur et désignées par : Émetteur – Base – Collecteur . Il existe deux types de transistor NPN et PNP

NPN

Type :

Type :

Collecteur

PNP

Collecteur

Base

Base

Émetteur

Émetteur

II- La fonction commutation La fonction commutation c’est d’établir ou interrompre le passage du courant électrique dans le circuit d’alimentation. Transistor bloqué (non passant)

Transistor saturé (passant)

C

C

B

B

IB=0

IB≠0 E

NPN

Interrupteur ouvert

Soit le courant de base est nul et le transistor est bloqué. Il est équivalent à un interrupteur ouvert.

NPN

IB=0

IC≠0 IB≠0

B

Interrupteur fermé

Soit le courant de base est non nul et le transistor est saturé. Il est équivalent à un interrupteur fermé.

IC=0 C

E

C

B

VCE=0

VCE=12V E

E

Remarque : - Dans un circuit ouvert on a : la tension du générateur et pas de courant. - Dans un court-circuit on a : un courant très important et une tension nulle. i≠ 0 i=0

U=0

U=12V

Circuit ouvert

Court-circuit


III- Applications 1) Expérience : On choisit différents câblages du transistor BC547 afin de vérifier son comportement et en déduire ses principales caractéristiques.

Fig.01

Fig.02

Fig.03

Fig. 1: La base étant laissée « en l’air », l’ampoule reste éteinte ; apparemment aucun courant i C ne circule. Fig. 2 : Un courant iB circule entre la jonction B-E, celle-ci est donc conductrice. Fig. 3 : La réunion des deux montages précédent permet d’allumer l’ampoule.

2) Application : a- Transistor type NPN (2N2222): chercher les lampes allumées dans le montage ci dessous:

L1

L2

L3

L4

b- Transistor type PNP (2N2907): chercher les lampes allumées dans le montage ci dessous:

L5

L6

L7

L8

Solution : si on a un courant à la base ==> transistor saturé ==>lampe allumée, donc : a)

L2 ; b) L7

IV- Fonctions logiques à base de transistor : Les figures suivantes représentent quelques fonctions logiques à base de transistors :

NON

NOR

NAND

Lycée R.T. Métlaoui -----------------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre VI : Les fonctions électroniques ---------------------------------------------------------------------------------Le Transistor

EXERCICE N°1 : -------------------------------------------------- La fonction commutation

Système : Essuie glaces automatique Mise en sit uation : C'est un circuit qui commande le fonctionnement automatique des essuie-glaces d'une voiture en cas de pluie.

R

x

y

c Essuie glaces

b

T e Capteur

On donne : Dans le circuit ci-dessus en désigne par : Rb : résistance RL : relais (électromagnétique). M : moteur d'essuie-glaces. R : résistance variable.(pour le réglage de la sensibilisée du capteur). Capteur : capteur d'humidité.     

Travail demandé : 1) – Expliquer brièvement le fonctionnement du montage : 1ère cas :

il pleut : le capteur d'humidité est actionné, donc passage du courant sur la base (T saturé) , d'ou ic≠0, donc le relais actionné → action du moteur d'essuie-glaces. 2ième cas :

pas de pluie : tout est inversé → moteur en arrêt.

2) – Identifier le type du transistor T ? :

: NPN

3) – Que signifient les indications suivantes :

b Base

c

e Émetteur

Collecteur 4) – Quel est le rôle de la résistance Rb ? : résistance de protection : pour diminuer le courant au borne de la base

5) – Analyse du schéma : a- Remplir le tableau suivant : (En utilisant les termes suivants : bloqué - saturé - 0- 1- ≠0)

État

État du capteur

État de T

ib

ic

Vce

Pas de pluie

0 1

bloqué saturé

0

0

≠0

≠0

≠0

0

Il pleut

État de RL

État de M

0 1

0 1

b- Indiquer sur le montage ci-dessus, les sens des différents courants.

Lycée R.T. Métlaoui -----------------------------------------------------------------------------------------------------------Soudani Sami Chapitre VI : Les fonctions électroniques ---------------------------------------------------------------------------------Le Transistor

EXERCICE N°2 : ---------------------------------------------------- La fonction commutation Système : Carte électronique Mise en situation : La carte électronique dont le schéma structurel représenté ci-dessous, remplie la partie commande d'un système technique. Elle permet de gérer une sortie S suivant une relation à déterminer.

F1

a

F2 Rc2

S1

Rc1

F3 Rc3

S2

S

Rb4 Rb1 T1

b

T4

Rb3 T3

G

Rb2 T2

c

Rb5

Travail demandé : 1) – Quelle est la fonction logique réaliser par chaque étage :

F1

F2

F3

NAND

NON

NOR

2) – Relation logique de :

ab

- S1=f(a,b)

S1 =

- S2=f(a,b) - S=f(a,b)

S2 =

S1  a  b

S =

S3  c  a.b  c  a.b.c

3) – Remplir la table de vérité ci-contre : Voir table de vérité ci-contre : 4) – Compléter le montage de la sortie S en utilisant un seul transistor et des résistances :

S  (a.b)  c  ab  c

Correction Cahier 2AS

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