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CAHIER D’APPRENTISSAGE 2e année du 1er cycle du secondaire

Isabelle Dumont Étienne Meyer Dominic Paul François Pomerleau Vincent Roy Contenu numérique unique inclus : • Vidéos • Réseaux de concepts • Images interactives • Simulations

CONFORME À LA PROGRESSION DES APPRENTISSAGES


TABLE   DES MATIÈRES

.................................................................................................... VIII

CHAPITRE 1 L’organisation de la matière...................... 2

CHAPITRE 2 Les transformations de la matière........... 26

Rappel................................................................ 3 Section 1.1 : Le modèle atomique...................... 4 Section 1.2 : Le tableau périodique des éléments........................................................ 9 Section 1.3 : Les molécules................................ 15 SYNTHÈSE 1....................................................... 21

Rappel................................................................ 27 Section 2.1 : Les changements physiques............ 28 Section 2.2 : Les changements chimiques........... 35 Section 2.3 : La conservation de la matière......... 43 SYNTHÈSE 2....................................................... 49

....................................................................................................

54

CHAPITRE 3  La diversité et le maintien de la vie......... 56

CHAPITRE 4 La perpétuation des espèces..................... 84

Rappel................................................................ 57 Section 3.1 : Les chromosomes et les gènes....... 59 Section 3.2 : Les intrants et les extrants cellulaires.............................................................. 65 Section 3.3 : La diffusion et l’osmose.................. 69 Section 3.4 : La photosynthèse et la respiration cellulaire............................................................... 73 SYNTHÈSE 3....................................................... 78

Rappel................................................................ 85 Section 4.1 : Les organes reproducteurs............. 86 Section 4.2 : Les gamètes................................... 93 Section 4.3 : La fécondation................................ 97 Section 4.4 : La grossesse................................... 102 Section 4.5 : Les stades du développement humain................................................................. 108 Section 4.6 : La contraception............................ 114 Section 4.7 : Les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS).......................... 122 SYNTHÈSE 4....................................................... 128

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TABLE DES MATIÈRES

III


CHAPITRE 5 La fabrication et l’ingénierie mécanique ...................................................... 136 Rappel................................................................ 137 Section 5.1 : La gamme de fabrication................ 140 Savoir-faire 1 : Les opérations de fabrication d’un objet technique............................................... 143 Section 5.2 : Les machines simples..................... 149 Section 5.3 : Les mécanismes de transmission du mouvement..................................................... 160

CHAPITRE 7 Les phénomènes astronomiques............. 212 Rappel................................................................ 213 Section 7.1 : Les caractéristiques du système solaire................................................................... 215 Section 7.2 : La gravitation universelle................. 225 Section 7.3 : Les comètes................................... 229 Section 7.4 : Les impacts météoritiques.............. 233 Section 7.5 : Les aurores polaires....................... 238 SYNTHÈSE 7....................................................... 242

CHAPITRE 8 Les caractéristiques de la Terre............... 250

............................................................ 134 Section 5.4 : Les mécanismes de transformation du mouvement..................................................... 166 SYNTHÈSE 5....................................................... 172

CHAPITRE 6 Les systèmes technologiques.................... 180 Section 6.1 : Les caractéristiques d’un système technologique....................................................... 181 Section 6.2 : Les composantes d’un système technologique....................................................... 189 Section 6.3 : La transformation de l’énergie........ 194 SYNTHÈSE 6....................................................... 202

................................................... 210 Rappel................................................................ 251 Section 8.1 : Les types de roches....................... 252 Section 8.2 : Les minéraux................................. 258 Section 8.3 : Les types de sols............................ 267 SYNTHÈSE 8....................................................... 273

CHAPITRE 9 Les phénomènes géologiques................... 278 Section 9.1 : Les manifestations naturelles de l’énergie........................................................... 279 Section 9.2 : Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables...................... 286 SYNTHÈSE 9....................................................... 296

RÉVISION ............................................................................................................................................ 303 BILAN DE FIN DE CYCLE ....................................................................................................... 321 GLOSSAIRE ........................................................................................................................................ 335 INDEX ................................................................................................................................................... 340 SOURCE DES PHOTOS ............................................................................................................. 342

IV

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PRÉSENTATION 

DU CAHIER D’APPRENTISSAGE Le cahier d’apprentissage Origines est divisé selon les quatre univers du programme Science et technologie : l’univers vivant, l’univers matériel, l’univers technologique et l’univers Terre et espace. Chaque univers comporte deux ou trois chapitres dans lesquels les connaissances à acquérir sont organisées de manière à suivre le plus fidèlement possible la présentation faite dans la Progression des apprentissages. À la fin du dernier chapitre du cahier, on trouve, dans l’ordre, la rubrique Révision, un Bilan de fin de cycle, un glossaire, ainsi qu’un index pratique.

LES UNIVERS

Un court texte d’introduction présente, de façon générale et quelquefois sous forme de questions, les contenus des chapitres de l’univers.

Une citation en lien avec les contenus des chapitres de l’univers permet une ouverture sur le sujet.

Une table des matières détaillée présente le contenu de chacun des chapitres de l’univers.

LES CHAPITRES Un court texte présente et met en contexte les connaissances à acquérir dans le chapitre. La liste des connaissances ciblées dans le chapitre, qui provient de la Progression des apprentissages, est donnée.

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PRÉSENTATION DU CAHIER D’APPRENTISSAGE

V


Les sections numérotées sont rapidement identifiables. Les sous-sections sont également numérotées pour un repérage facile.

Des connaissances préalables de 1re secondaire sont présentées.

Les mots en bleu dans le texte courant sont définis dans le glossaire à la fin du cahier.

Des rubriques à caractère historique (personne, événement, découverte) apportent des compléments d’information sur le sujet traité. La définition des termes importants à retenir est mise en évidence.

Un losange rouge annonce une notion de type « enrichissement » selon la Progression des apprentissages.

Des rubriques de type « connaissances générales », en lien avec le sujet, sont présentées à l’occasion. Chaque section se termine par deux pages ou plus d’activités (exercices et problèmes) en lien avec l’ensemble des connaissances présentées dans la section.

Une rubrique Savoir-faire présente, lorsque nécessaire, des techniques prescrites dans la section « Techniques » de la Progression des apprentissages.

Un losange rouge annonce une question de type « enrichissement » selon la Progression des apprentissages.

VI

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Chaque chapitre se termine par une rubrique Synthèse dans laquelle on trouve des exercices et des problèmes qui portent sur les connaissances vues dans l’ensemble des sections du chapitre. À la fin d’une Synthèse, on trouve toujours une question permettant d’évaluer une partie des composantes de la compétence disciplinaire 1 (CD 1), et une autre pour la compétence disciplinaire 2 (CD 2).

LA RÉVISION , LE BILAN DE FIN DE CYCLE , LE GLOSSAIRE ET L’INDEX La rubrique Révision, placée après le dernier chapitre, permet de faire un retour sur l’ensemble des connaissances acquises dans le cahier.

Chaque mot en bleu dans le texte courant du cahier est repris et défini dans le glossaire.

La couleur de la pastille du numéro indique de quel univers provient la connaissance ciblée dans la question. La rubrique Bilan de fin de cycle, placée après la rubrique Révision, permet de faire un retour sur l’ensemble des connaissances devant être acquises à la fin du 1er cycle du secondaire en Science et technologie. L’index permet un repérage facile et rapide des connaissances présentées dans le cahier.

LES PICTOGRAMMES VIDÉO

RÉSEAU DE

CONCEPTS

SIMULATION

Annonce qu’une vidéo en lien avec le sujet est disponible.

IMAGE

INTERACTIVE

Annonce qu’une image interactive en lien avec le sujet est disponible.

Annonce qu’un réseau de concepts en lien avec le sujet est disponible.

Indique la présence de contenu enrichi et non prescrit par la PDA.

CD1

Annonce qu’une simulation en lien avec le sujet est disponible.

Indique la présence d’une fiche reproductible dans le guide-corrigé.

CD2

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PRÉSENTATION DU CAHIER D’APPRENTISSAGE

VII


SOMMAIRE CHAPITRE 1 L’organisation de la matière..... 2 Rappel :.......................................... 3

« Dans quelques décennies, nous ne serons plus, mais nos atomes existeront toujours,

Section 1.1 : Le modèle atomique......................................... 4 1.1.1 : La notion de modèle............. 4 1.1.2 : Le modèle atomique de Dalton.............................. 5

poursuivant ailleurs l’élaboration du monde. » HUBERT REEVES

VIII

Section 1.2 : Le tableau périodique des éléments.................. 9 1.2.1 : Les éléments et les composés.................... 9 1.2.2 : La classification périodique des éléments chimiques...... 10

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La découverte de l’univers matériel nécessite un voyage au cœur de la matière. Pour exploiter cette dernière, il faut connaître sa structure et son comportement. Par exemple, l’acier inoxydable serait inconcevable sans la connaissance de l’oxydation des métaux. Dans cet univers, tu approfondiras ta compréhension de la matière. Tu verras que moins d’une centaine d’éléments distincts s’agencent pour former les molécules qui constituent la base de toute la matière existante. Cela t’amènera à comprendre les changements qui s’opèrent au cœur de la matière et t’expliquera certains phénomènes de la vie courante : la rouille sur une bicyclette ou l’effervescence d’un comprimé plongé dans l’eau, par exemple.

Section 1.3 : Les molécules.......... 15 1.3.1 : La définition de molécule..... 15 1.3.2 : La représentation d’une molécule................... 15 1.3.3 : La molécule et ses propriétés caractéristiques... 16

2.1.1 : Les caractéristiques d’un changement physique......... 28 2.1.2 : Les types de changements physiques..... 29 2.1.3 : La réversibilité et les changements physiques..... 31

Synthèse 1................................... 21

Section 2.2 : Les changements chimiques...................................... 35 2.2.1 : Les caractéristiques d’un changement chimique......... 35 2.2.2 : Les indices d’un changement chimique......... 36 2.2.3 : Des changements chimiques importants.......... 39

CHAPITRE 2 Les transformations de la matière.............................. 26 Rappel :........................................ 27 Section 2.1 : Les changements physiques...................................... 28

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Section 2.3 : La conservation de la matière.................................. 43 2.3.1 : La conservation de la matière au cours d’un changement physique......... 43 2.3.2 : La conservation de la matière au cours d’un changement chimique......... 44 2.3.3 : La conservation de la matière et les équations chimiques........................... 45 Synthèse 2................................... 49

UNIVERS MATÉRIEL

1


SOMMAIRE CHAPITRE 3 La diversité et le maintien de la vie...................................... 56

« Le corps humain contient 60 000 milliards de cellules et dix fois autant de bactéries. Environ.

Rappel.......................................... 57 Section 3.1 : Les chromosomes et les gènes................................... 59 3.1.1 : Les chromosomes.............. 59 3.1.2 : Les gènes........................... 61

Et on se laisse encore impressionner par le nombre d’étoiles dans le ciel. » FRANCIS DANNEMARK

Section 3.2 : Les intrants et les extrants cellulaires................ 65 3.2.1 : Les intrants cellulaires......... 65 3.2.2 : Les extrants cellulaires........ 66 Section 3.3 : La diffusion et l’osmose ................................... 69 3.3.1 : La diffusion......................... 69

54

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La naissance est un acte naturel chez tous les êtres vivants. Bien que l’arrivée d’un bébé démuni demandant protection et réconfort soit un événement normal et commun, c’est l’aboutissement d’un processus très complexe ! Du zygote, la toute première cellule, au nouveau-né, un nombre inimaginable de transformations, plus incroyables les unes que les autres, se sont opérées tout au long de la période de gestation. Quel est le rôle des cellules dans tout ce processus ? Quelles sont les étapes du développement du fœtus humain ? Pourquoi une personne ressemble-t-elle à ses parents ? Voilà des questions auxquelles les deux prochains chapitres tentent de répondre.

3.3.2 : L’osmose ........................... 70 Section 3.4 : La photosynthèse et la respiration cellulaire................ 73 3.4.1 : La photosynthèse............... 73 3.4.2 : La respiration cellulaire........ 74 Synthèse 3................................... 78 CHAPITRE 4 La perpétuation des espèces.84 Rappel.......................................... 85 Section 4.1 : Les organes reproducteurs................................ 86 4.1.1 : La localisation des organes reproducteurs de la femme et de l’homme..................... 86

4.1.2 : Les organes reproducteurs de la femme........................ 87 4.1.3 : Les organes reproducteurs de l’homme......................... 89 Section 4.2 : Les gamètes............. 93 4.2.1 : L’ovule................................ 93 4.2.2 : Le spermatozoïde............... 94 Section 4.3  : La fécondation......... 97 4.3.1 : La période de fertilité........... 97 4.3.2 : Les étapes de la fécondation..................... 98

Section 4.5 : Les stades du développement humain.......... 108 4.5.1 : L’enfance.......................... 108 4.5.2 : L’adolescence................... 109 4.5.3 : L’âge adulte...................... 110 Section 4.6 : La contraception.... 114 Section 4.7 : Les infections transmissibles sexuellement et par le sang (ITSS).................... 122 Synthèse 4................................. 128

Section 4.4 : La grossesse.......... 102 4.4.1 : Le zygote.......................... 102 4.4.2 : L’embryon......................... 103 4.4.3 : Le fœtus........................... 104

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UNIVERS VIVANT

55


SOMMAIRE CHAPITRE 5 La fabrication et l’ingénierie mécanique................................136

« Le génie est fait de un pour cent d’inspiration et de quatre-vingt-dix-neuf pour cent de

Rappel........................................ 137 Section 5.1 : La gamme de fabrication............................... 140

transpiration. » THOMAS EDISON

134

Savoir-faire 1 : Les opérations de fabrication d’un objet technique.................................... 143

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Depuis toujours, la curiosité de l’être humain et sa soif de connaissances le poussent à explorer le monde qui l’entoure et à concevoir des objets pour l’aider dans sa quête. Qu’estce qui permet à une grue de soulever plus de 150 tonnes ? Comment fonctionne le moteur d’une voiture ? Quelles sont les composantes d’une motocyclette ? Comment produit-on l’électricité que nous utilisons quotidiennement ? Pourquoi tel engrenage du vélo t’aide-t-il à avancer plus ou moins vite ? Les deux prochains chapitres traitant de l’univers technologique répondent à ces questions et à bien d’autres encore.

Section 5.2 : Les machines simples........................................ 149 5.2.1 : Le plan incliné................... 150 5.2.2 : Le levier............................ 151 5.2.3 : La roue............................. 153 Section 5.3 : Les mécanismes de transmission du mouvement... 160 Section 5.4 : Les mécanismes de transformation du mouvement............................ 166 Synthèse 5................................. 172

CHAPITRE 6 Les systèmes technologiques .......................180

6.3.2 : Les formes d’énergie........ 194 6.3.3 : La transformation de l’énergie.................................. 195

Section 6.1 : Les caractéristiques d’un système technologique........ 181

Synthèse 6................................. 202

Section 6.2 : Les composantes d’un système technologique........ 189 Section 6.3 : La transformation de l’énergie.................................. 194 6.3.1 : Les manifestations de l’énergie.................................. 194

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UNIVERS TECHNOLOGIQUE

135


L’ingénierie est la science qui désigne l’ensemble des fonctions permettant de concevoir un projet et de le mener à bien. De la construction des pyramides à l’invention de l’ordinateur, l’ingénierie n’a cessé de se diversifier : civile, chimique, informatique, biomédicale, aérospatiale, mécanique, etc. Ce chapitre te familiarisera avec les connaissances de base nécessaires à la conception et à la fabrication d’un objet et t’aidera à comprendre le fonctionnement des machines simples et des mécanismes de transmission et de transformation du mouvement qui le composent. Bienvenue dans le monde de l’ingénierie !

CHAPITRE

5

La fabrication et l’ingénierie

mécanique PROGRESSION DES APPRENTISSAGES • Définir la gamme de fabrication comme étant l’ensemble des étapes à suivre pour usiner les pièces qui composent un objet technique • Suivre une gamme de fabrication et d’assemblage pour fabriquer un objet ou une partie d’un objet comportant peu de pièces • Repérer des roues, des plans inclinés et des leviers dans des objets techniques simples

136

Chapitre 5

• Décrire qualitativement l’avantage mécanique de différents types de leviers dans des applications variées • Repérer des mécanismes de transmission du mouvement dans des objets techniques • Repérer des mécanismes de transformation du mouvement dans des objets techniques

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5

RAPPEL Les forces et les mouvements Compression

Torsion

Tire ou étire un objet

Tord un objet

Flexion Plie ou courbe un objet

Cisaillement Brise ou déchire un objet

Types de forces

Pousse ou écrase un objet

Tension

VIDÉO

Effets des forces

Déformation Temporaire L’objet est déformé, mais il reprendra sa forme initiale.

Permanente L’objet est déformé et il ne reprendra pas sa forme initiale.

Translation

Types de mouvements

Modification du mouvement

Rotation

Déplacement en ligne droite

Déplacement autour d’un axe

Unidirectionnelle

Unidirectionnelle

Bidirectionnelle

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L’objet se met en mouvement ou il change de direction ou de vitesse.

Mouvement hélicoïdal Déplacement autour et le long d’un axe

Bidirectionnelle

UNIVERS TECHNOLOGIQUE

137


Les fonctions mécaniques élémentaires Les pièces peuvent être séparées sans endommager l’objet.

Liaison indémontable Il est impossible de séparer les pièces sans les endommager.

Guidage du mouvement de translation

Guidage du mouvement de rotation

Permet à la pièce de se déplacer en ligne droite.

Permet à la pièce de se déplacer en tournant autour d’un axe de rotation.

Guidages

Liaisons

Liaison démontable

Guidage du mouvement hélicoïdal Permet à la pièce d’effectuer une translation et une rotation autour d’un axe.

Les matières premières, les matériaux et le matériel Matière première

Substance que l’on trouve dans la nature et nécessitant une transformation pour être utilisée.

Matériau

Substance obtenue par la transformation d’une matière première et prête à être utilisée dans la fabrication d’un objet technique.

Matériel

Outil ou équipement nécessaire pour fabriquer un objet technique.

Objet technique

Objet conçu pour répondre à un besoin précis.

138

Chapitre 5

RÉSEAU DE

CONCEPTS

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5

Cahier des charges

Les documents en ingénierie Fonction Définir l’utilité : à quoi servira le nouvel objet et pourquoi en a-t-on besoin ?

Types de contraintes 1. Humaine 2. Technique 3. Industrielle

Schéma de principe

Éléments

4. Économique 5. Physique 6. Environnementale Exemple

1. Titre du schéma ; 2. Dessin simplifié de l’objet technique ; 3. Nom de chaque pièce ; 4. Forces nécessaires pour faire fonctionner l’objet ; 5. Mouvements entraînés par les forces.

Schéma de principe d’un déodorant en bâton Déodorant parfumé

Plateau élévateur

Contenant

Vis

Mécanisme d’ajustement

Schéma de construction

Roulette

Éléments

Exemple

1. Titre du schéma ; 2. Dessin de l’objet technique ; 3. Nom de chacune des pièces ; 4. Identification des matériaux utilisés à l’aide d’une légende en couleur ; 5. Organes de liaison et de guidage lorsque nécessaire.

Schéma de construction d’un déodorant en bâton Bouchon Déodorant parfumé

Intérieur

Contenant

Plateau élévateur Vis

Bandes antidérapantes Mécanisme d’ajustement

Légende des matériaux : Déodorant Plastique Caoutchouc

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UNIVERS TECHNOLOGIQUE

139


SECTION

5.1

La gamme de fabrication

Plusieurs documents sont nécessaires à la conception et à la fabrication d’un objet technique. L’an dernier, tu as découvert le rôle du cahier des charges, du schéma de principe et du schéma de construction. Maintenant, tu découvriras l’importance de la gamme de fabrication.

Le cahier des charges

Les documents nécessaires à la conception d’un objet technique

Le schéma de principe

La gamme de fabrication

Le schéma de construction

Une gamme de fabrication ressemble à une recette qu’il faut suivre pour arriver à un résultat souhaité. Elle sert, entre autres, à répondre aux questions suivantes : • Comment faire pour fabriquer un objet ? C

• Quelles sont les dimensions de chaque pièce ?

A

• Quels matériaux faut-il utiliser ?

D

• Quel est le temps nécessaire à la fabrication d’une pièce ? En industrie, la gamme de fabrication est importante, car elle permet de s’assurer que tous les objets produits seront identiques à l’original.

G E B

F

DÉFINITION

H

Gamme de fabrication : Document décrivant les étapes nécessaires à la fabrication des pièces d’un objet technique, ainsi que les matériaux, les outils et les techniques indispensables pour y parvenir.

FIGURE 5.1 Véhicule actionné par un piège à souris.

La gamme de fabrication comporte plusieurs opérations : 1) le mesurage ;

4) le sciage ;

2) le traçage ;

5) le perçage ;

3) le découpage ;

6) la finition.

La page 141 présente un exemple de gamme de fabrication du système de roues avant d’un véhicule actionné par un piège à souris (voir la figure 5.1).

140

Chapitre 5

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Désignation de l’objet à fabriquer.

Dessin de l’objet et identification des pièces.

Dessin de la pièce à fabriquer.

Gamme de fabrication des roues avant Nom de la pièce à fabriquer. Identifie la pièce à fabriquer dans le dessin de l’ensemble. Nombre de pièces identiques à fabriquer.

Gamme de fabrication Objet : Véhicule avec piège à souris Pièce : Roues avant Matériau : Contreplaqué de 13 mm (1/ 2 po) d’épaisseur Temps d’exécution : 15 min Repère : A Nombre : 2 No

Opération

10

Mesurage et traçage

11

Marquer le centre du cercle avec un point. Ce point doit être situé à au moins 7 cm du bord du contreplaqué.

Objet

Pièce

C D

A

B

Croquis ou photo

Matériel et matériaux • Règle • Crayon à mine

Les différentes sections des opérations sont numérotés 10, 20, 30, … Ces sections sont ensuite divisées en sous-sections : 11, 12, 13, …

12

Tracer un cercle de 2,5 cm de diamètre à partir du point marqué. Ce cercle indique l’emplacement de l’essieu.

20

Sciage et perçage

21

Aligner la mèche de la perceuse à colonne sur le centre du cercle et découper avec l’emporte-pièce.

30

Finition

31

Poncer le contour de la roue.

• Compas à vis

• Perceuse à colonne • Mandrin • Emporte-pièce 12,6 cm (5 po)

• Bloc à poncer et papier à sabler (no 150)

Lego, plus qu’un simple jeu ! Les briques Lego ont été inventées au Danemark en 1949. Aujourd’hui, 983 pièces Lego sont vendues chaque seconde dans le monde. Chaque année, plus de 400 millions de personnes fabriquent une maquette Lego en consultant les livrets de construction. Ces livrets apprennent aux petits comme aux grands à suivre une gamme d’assemblage.

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UNIVERS TECHNOLOGIQUE

141

5


Une gamme de fabrication est nécessaire pour chaque pièce de l’objet. Pour fabriquer le véhicule actionné par un piège à souris illustré à la figure 5.1, il faut donc disposer de la gamme de fabrication des pièces B, C, D, E, F, G et H. Une fois leur fabrication terminée, il faut les assembler selon une gamme d’assemblage. DÉFINITION

Gamme d’assemblage : Document qui permet de monter ou de démonter les pièces d’un objet. On y décrit l’ordre et les techniques d’assemblage ainsi que les organes de liaison à utiliser. Gamme d’assemblage d’un véhicule actionné par un piège à souris

Gamme d’assemblage

Objet

Objet : Véhicule avec piège à souris Temps d’exécution : 60 min

C

D

A

B

No

Opération

Matériel et matériaux

10

Assemblage : pièces

11

Étendre la colle à bois sur l’extrémité de l’essieu (pièce B ). Coller l’essieu sur le cercle tracé sur l’une des roues avant (pièce A ) et répéter l’opération pour l’autre roue.

• Colle à bois

12

Faire tenir les pièces en place dans un serre joint.

• Serre joint

20

Assemblage : pièces

21

Étendre la colle à bois sur les côtés des goujons carrés (pièce C ). Coller…

FENÊTRE SUR…

A

C

et

Croquis ou photo

et

B

D

• Colle à bois

L’automobile

La première voiture assemblée sur une chaîne de montage fut le modèle « T » de Ford. Grâce à une procédure efficace, il ne fallait que 93 minutes pour assembler une voiture. Construites à Détroit, aux États-Unis, de 1908 à 1927, ces voitures fonctionnaient avec un moteur de quatre cylindres qu’il fallait démarrer avec une manivelle.

142

Chapitre 5

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Les opérations de fabrication d’un objet technique

1

Il est important d’utiliser les outils de façon sûre. De plus, chaque opération de fabrication d’un objet nécessite la maîtrise de certaines techniques qui sont présentées dans ce Savoir-faire.

Mesurage et traçage Le mesurage est une étape importante. Il faut s’assurer que toutes les dimensions des pièces respectent le plan donné. 1. Mesurer les pièces de l’objet à l’aide d’un ruban à mesurer ou d’une règle. 2. Tracer les lignes de coupe : • Pour tracer une droite : placer trois points de repère et les relier avec une règle. • Pour tracer un angle droit : utiliser une équerre. • Pour tracer un cercle : utiliser un compas ou un gabarit de dessin.

Gabarit Compas

Équerre Crayon

3. Vérifier que les lignes tracées correspondent bien aux mesures du plan avant de découper ou de scier. Règle

Découpage Des ciseaux ou un couteau à lame rétractable sont utiles pour découper certains matériaux comme du carton, du plastique, etc. Le couteau à lame rétractable doit être manipulé avec excessivement de précautions. Voici comment l’utiliser : 1. Étendre un tapis de coupe ou un carton pour protéger la surface de travail. 2. Utiliser le couteau à lame rétractable : • Faire glisser la lame du couteau à la longueur nécessaire. • Placer une règle ou une équerre de métal le long de la ligne de coupe. • Appuyer la lame du couteau sur la règle de métal et appliquer ensuite une pression sur la lame pour couper le matériau tout en ramenant le couteau vers soi. • Ranger immédiatement la lame dans le manche du couteau lorsque la coupe est terminée.

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UNIVERS TECHNOLOGIQUE

143

5


Sciage On peut utiliser divers types de scies. La scie sauteuse et la scie à ruban sont des outils électriques, alors que la scie à dos est actionnée par la force humaine. Voici comment utiliser la scie à dos : 1. Placer la boîte à onglets sur la surface de travail. Cette boîte permet de choisir un angle de coupe de 45° ou de 90°. 2. Placer la pièce de bois à couper dans la boîte à onglets et aligner l’une de ses fentes sur la ligne de coupe. 3. Tenir fermement la pièce à scier et la boîte à onglets d’une main et, de l’autre, faire glisser la scie sur la pièce sans trop appuyer pour y faire une légère entaille. 4. Continuer à scier en appuyant un peu plus fort sur la scie jusqu’à ce que la pièce soit complètement coupée.

Perçage Le perçage peut être effectué à l’aide d’une perceuse à colonne (outil électrique) ou à l’aide d’une chignole actionnée en tournant une manivelle. Certaines manipulations sont communes aux deux outils. Les voici : 1. Choisir la dimension du foret à utiliser et l’installer dans l’outil. 2. Placer un pointeau sur le centre du cercle à percer et donner un coup de marteau sur le pointeau pour marquer l’endroit à percer. 3. Utiliser son outil pour faire le trou à l’endroit marqué. Le foret doit être perpendiculaire à la surface à percer. Pointeau

144

Chapitre 5

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5 Finition On procède à la finition lorsque toutes les pièces ont la forme désirée. Le ponçage, la peinture, la teinture et le vernissage sont des exemples de finition. Voici comment poncer une pièce pour adoucir ses arêtes ou ses surfaces : 1. Choisir le papier à sabler en fonction de son numéro. Plus il est bas, plus le papier est rugueux. À l’inverse, plus il est élevé, plus le papier est doux. 2. Installer le papier à sabler sur un bloc à poncer ou sur une ponceuse électrique et poncer chaque pièce. 3. Essuyer légèrement les pièces avec un linge sec après le ponçage. 4. Teindre, peindre ou vernir les pièces au besoin. Toutefois, cette dernière étape est parfois effectuée après l’assemblage final de l’objet.

Bloc à poncer

Assemblage ou démontage L’assemblage est l’étape finale de la fabrication d’un objet. La gamme d’assemblage montre la façon de monter ou de démonter les pièces d’un objet. 1. Assemblage : Il est important de respecter l’ordre des étapes d’assemblage et d’utiliser les organes de liaison appropriés. Si on prévoit démonter l’objet, il faut utiliser des organes de liaison démontables (vis, boulon et écrou). 2. Démontage : Il est possible qu’un objet doive être démonté, pour un déménagement par exemple. Afin d’éviter de l’endommager, il faut inverser les étapes de la gamme d’assemblage : commencer par la fin et reculer vers le début.

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UNIVERS TECHNOLOGIQUE

145


NOM GROUPE

ACTIVITÉS 5.1 1 Nomme les quatre documents nécessaires à la conception d’un objet technique.

2 Explique dans tes mots ce qu’est une gamme de fabrication.

3 Détermine à quelle étape de la fabrication correspond chaque opération décrite en inscrivant la lettre correspondante dans la bonne case. A   Mesurage et traçage   B   Découpage   C   Sciage   D   Perçage   E   Finition Opération

Lettre

a) L’ébéniste utilise une ponceuse pour adoucir les arêtes de l’armoire qu’il a fabriquée.

E

b) Fabien doit couper le carton avec un couteau à lame rétractable pour effectuer son projet de science.

B

c) Le charpentier vérifie toujours la mesure de la solive de plancher avant de la couper.

A

d) Noémie utilise une perceuse pour fabriquer une chaise.

D

e) La menuisière coupe une planche de chêne blanc pour fabriquer un escalier en colimaçon.

C

f ) Isabelle coupe une bouteille de 2 litres de boisson gazeuse avec des ciseaux pour fabriquer un piège à guêpes.

B

g) Marie-Jeanne a acheté de la peinture vert émeraude pour peindre la commode de sa chambre.

E

h) Frédéric mesure une longueur de 12 cm sur un goujon et trace un trait.

A

i ) Jean-Benoît utilise une scie circulaire pour couper les planches servant à construire un balcon.

C

4 Thierry déménage la semaine prochaine. Pour maximiser l’espace dans le camion de déménagement, il voudrait démonter la commode de sa chambre. Explique comment il pourrait se servir de la gamme d’assemblage de la commode pour effectuer cette tâche.

146

Chapitre 5

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NOM GROUPE

5 5 Voici la gamme de fabrication de la pièce C servant à construire le bras de levier du véhicule actionné par le piège à souris. Sers-toi de la liste de termes suivante pour compléter les espaces vides dans la gamme de fabrication. Papier C

45°

22

Goujon

Mesurage et traçage

Gamme de fabrication Objet :  avec piège à souris Pièce : Pièce en longueur du bras de levier Matériau : Goujon carré de 19 mm (3/4 po) Temps  d’exécution : 20 min

Mesurer

Scier

Scie à dos

Règle

Objet

Finition Véhicule

Pièce

C

Repère : Nombre : 2 No

Opération

Croquis ou photo

Matériel et matériaux

10 11

12

20 21

Tracer un premier trait sur le goujon.

• Crayon à mine

et tracer un deuxième trait à 40 cm du premier.

• • Crayon à mine

Sciage un côté du goujon à 90° sur le premier trait.

• Scie sauteuse, scie à ruban ou scie à dos • Scie sauteuse, scie à ruban ou

Scier le 2e côté à sur l’autre trait. 30 31

Poncer les extrémités du

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• Bloc à poncer et .

à sabler (no 150)

UNIVERS TECHNOLOGIQUE

147


NOM GROUPE

6 William veut se déguiser en cube Rubik pour l’Halloween. Son père a rédigé une gamme de fabrication pour aider William à fabriquer son costume lui-même, mais il a omis certains détails. Complète la gamme de fabrication de la boîte qui sera utilisée comme cube. Gamme de fabrication Objet : Pièce : Grande boîte Matériau : Boîte de carton cubique de 60 d’arête Temps d’exécution : 30 min Repère : A

Objet

Pièce 11 cm A

Nombre : No 10

7,5 cm

Opération

Croquis ou photo

Matériel et matériaux

Mesurage et traçage Tracer un cercle de 7,5 cm de rayon sur une des faces de la boîte au niveau du bras. Refaire ensuite la même étape sur la face opposée.

12

• Règle •

• Règle • Compas à vis

21

Découper tous les cercles tracés à l’étape précédente.

22

Découper la face opposée au plus grand trou.

• Ciseaux ou couteau à lame rétractable

Peindre chacune des cinq faces de la boîte d’une couleur différente.

30 31

Coller du ruban adhésif noir sur chaque face de façon à former un quadrillage de neuf petits carrés.

148

Chapitre 5

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SECTION

5.2

5

Les machines simples

VIDÉO

Le mot machine est souvent associé à un autre nom qui le qualifie, par exemple : machine à coudre, machine à café, machine à vapeur et même la fameuse machine à voyager dans le temps des films de science-fiction. Dans ce contexte, on pourrait croire que toute machine est un agencement complexe d’engrenages et d’électronique imaginé par quelque illustre génie des temps modernes. Pourtant, comme son nom l’indique, une machine simple est un dispositif élémentaire imaginé par l’être humain pour faciliter son travail. DÉFINITION

Machine simple : Mécanisme élémentaire facilitant l’exécution d’une tâche en modifiant l’intensité ou l’orientation de la force nécessaire pour accomplir un travail. En contrepartie, la force doit être exercée plus longtemps ou sur une plus grande distance. Il existe trois grandes catégories de machines simples : • le plan incliné (incluant la vis et le coin) ; • le levier ; • la roue (incluant la poulie). Le plan incliné

La vis Le coin

Les machines simples

La poulie

Le levier La roue

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149


5.2.1

Le plan incliné

Si tu as déjà monté une côte à vélo, tu as dû remarquer que plus la pente est abrupte, plus elle est difficile à gravir et plus la force à fournir est importante. En contrepartie, lorsque la pente est douce, la montée est plus facile, mais plus longue pour atteindre une même altitude (voir la figure 5.2). Une pente est un plan incliné. Les êtres humains se servent de plans inclinés pour faciliter leur travail lorsqu’ils doivent transporter des charges en hauteur. Les rampes d’accès pour les fauteuils roulants et les convoyeurs servant au chargement des bagages sont des exemples de plans inclinés (voir la figure 5.3). DÉFINITION

Plan incliné : Surface plane placée en biais par rapport à l’horizontale et réduisant la force nécessaire pour monter ou descendre un objet. A

L

ur

ue

g on

eur

B

Longu

FIGURE 5.3 Le convoyeur servant au chargement des bagages est un exemple de plan incliné.

FIGURE 5.2 Une pente abrupte A est plus difficile à gravir qu’une pente douce B . Toutefois, pour une même altitude à atteindre, la longueur de la pente douce est plus importante.

La vis La vis est une application du plan incliné ; en effet, le plan incliné est enroulé autour d’un axe (voir la figure 5.4). FIGURE 5.4 Les filets créés par le plan incliné facilitent l’insertion de la vis dans le matériau en suivant un mouvement hélicoïdal. La distance entre deux filets consécutifs se nomme le pas de vis. Plus ce pas est petit et plus la vis s’enfonce facilement dans le matériau.

FENÊTRE SUR…

Tête

Filet Pas de vis

Un grand scientifique : Archimède (287-212 av. J.-C.)

La vis d’Archimède est considérée comme une machine simple. Inventée par le scientifique près de 300 ans av. J-C., cette vis sans fin servait principalement à irriguer les champs en Égypte et à vider l’eau à bord des navires. La vis est encastrée dans un cylindre et sa base, plongée dans l’eau. En tournant la vis dans un sens, on faisait remonter l’eau vers les champs. En la tournant dans l’autre sens, on vidait l’eau emprisonnée dans la cale des bateaux. Archimède inventa plusieurs autres outils basés sur le principe de la poulie, du levier et de la roue dentée.

150

Chapitre 5

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Le coin

Le secret des fakirs…

Un coin peut servir à bloquer une porte pour qu’elle reste ouverte ou encore à fendre une bûche de bois. Le coin est une machine simple résultant de l’application d’un ou de deux plans inclinés (voir la figure 5.5). L’angle aigu du triangle ainsi formé peut pénétrer dans un interstice ou trancher un matériau en deux (voir la figure 5.6). Le clou est considéré comme un coin dont l’extrémité forme un cône à la pointe très aiguisée (voir la figure 5.7).

Le lit de clous est une planche transpercée de clous à intervalles réguliers. Un nombre de clous assez élevé peut supporter le corps d’une personne sans causer trop de douleur. De plus, moins les clous sont minces, moins ils risquent de percer la peau.

Coin formé d’un plan incliné. Coin formé de deux plans inclinés. FIGURE 5.5 Un coin résulte de l’application d’un ou de deux plans inclinés.

5.2.2

FIGURE 5.6 de coin.

La hache est un exemple

FIGURE 5.7 Le clou est un organe de liaison destiné à maintenir deux ou plusieurs pièces ensemble.

Le levier

Archimède aurait dit : « Donnez-moi un point fixe et un levier et je soulèverai la Terre » (voir la figure 5.8). Le levier est effectivement une machine simple qui permet de soulever une charge avec une force réduite. Il est fort probable que les Égyptiens utilisaient cet outil pour soulever les lourds blocs de pierre servant à la construction des pyramides il y a plus de 4500 ans. DÉFINITION

Levier : Machine simple formée d’une ou de deux pièces rigides pivotant autour d’un point d’appui fixe.

FIGURE 5.8

Un levier.

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151

5


Il existe trois types de leviers que l’on différencie selon les endroits où se situent : 1) la charge à déplacer 2) la force

 ;

 ;

3) le point d’appui

.

Le tableau 1 présente les trois types de leviers. TABLEAU 1

Les types de leviers

Type de levier

Concept

Levier interappui

Dans ce type de levier, le point d’appui se situe entre la force et la charge à déplacer. Une balançoire à bascule, les rames d’une chaloupe et des ciseaux sont des exemples de levier interappui.

Levier interrésistant

Dans ce type de levier, la charge à déplacer (résistance) se situe entre la force et le point d’appui . Une brouette, un décapsuleur et un casse-noisettes sont des exemples de levier interrésistant.

Levier interforce ou intermoteur

Dans ce type de levier, la force se situe entre le point d’appui et la charge à déplacer . Lorsqu’un joueur de tennis frappe une balle, les épaules du joueur sont le point d’appui, ses mains transmettent la force et la balle constitue la charge.

FENÊTRE SUR…

Exemple

L’utilisation du principe du levier pendant les guerres médiévales

Les catapultes sont des armes utilisant le principe du levier interappui pour lancer des projectiles vers une cible éloignée. Trois solutions sont envisageables pour augmenter la distance du lancer : 1) Augmenter la longueur du bras de levier entre l’appui et le godet. 2) Augmenter la longueur du bras de levier entre l’appui et la force à appliquer. 3) Augmenter la force appliquée. C’est ainsi que fut inventé le trébuchet qui facilitait le lancer de pierres plus lourdes et qui permettait de lancer plus loin grâce à l’extension du bras de levier ainsi qu’à l’ajout d’un contrepoids appliquant une force supérieure.

152

Catapulte

Trébuchet Chapitre 5

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5

Lorsqu’on utilise un levier, il est possible de faire varier la force à appliquer pour déplacer un objet en modifiant la distance entre le point d’appui et la charge. Par conséquent, plus la force appliquée est loin du point d’appui et plus il est facile de soulever la charge, et vice-versa (voir la figure 5.9).

FIGURE 5.9 Il est possible de soulever une lourde charge en éloignant la force à appliquer du point d’appui.

En plus des leviers simples, plusieurs objets utilisent un système de leviers doubles pivotant autour d’un point d’appui. C’est le cas des ciseaux, du casse-noisettes, du coupe-ongles, des pinces à épiler, et autres. Point d’appui

5.2.3

Leviers

La roue

La roue est l’une des plus grandes inventions de l’humanité. Elle a complètement révolutionné les moyens de transport, mais ses avantages se sont fait sentir au-delà de ce domaine. Par exemple, la roue à aubes a conduit à l’invention des premiers moulins à eau, ancêtres des centrales hydroélectriques, et les roues dentées, aussi appelées engrenages, sont utilisées en horlogerie et dans plusieurs chaînes de fabrication. DÉFINITION

Roue : Machine simple formée d’une pièce circulaire tournant autour d’un axe (essieu) passant par son centre.

FENÊTRE SUR…

La révolution des moulins à eau

Le déclin de l’esclavage au Moyen Âge poussa les gens à multiplier l’utilisation des moulins à eau pour accomplir diverses tâches. Le débit de l’eau servait à faire tourner la roue à aubes dont le mouvement de rotation était transmis ou transformé pour accomplir les tâches : moudre les céréales en farine, scier le bois, tisser le textile, fabriquer la pâte à papier, etc. Le moulin à eau fut la pierre angulaire du commerce jusqu’à la révolution industrielle provoquée par l’invention de la machine à vapeur au 18e siècle.

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153


Pour une roue donnée, plus la différence de grandeur entre le rayon de la roue (R) et le rayon de l’essieu (r) est grande, plus la force nécessaire pour faire tourner la roue est importante (voir la figure 5.10).

FIGURE 5.10 Ici, R est le rayon de la roue et r, celui de l’essieu. La différence R – r est plus grande à la figure A que la différence R – r à la figure B . La force à appliquer sur l’essieu de la figure A pour faire avancer la roue est supérieure à celle de la figure B .

Roues Essieux

R

r

R

r

A

B

Ce principe est employé dans le fonctionnement de la bicyclette à vitesses. Lorsque la chaîne est engagée dans le plus petit engrenage, la force nécessaire pour faire avancer la bicyclette est considérable. En effet, l’écart entre les deux rayons est alors maximal (voir la figure 5.11 : E1 ). À l’inverse, si la chaîne est engagée dans le plus grand engrenage, la force nécessaire pour faire avancer la bicyclette est moindre (voir la figure 5.11 : E2 ). FIGURE 5.11 Fonctionnement des vitesses d’un vélo. Un cycliste voulant gravir une pente abrupte a intérêt à engager la chaîne de son vélo dans le plus grand engrenage pour diminuer l’écart entre les deux rayons et ainsi diminuer la force à fournir. E1

E2

154

Chapitre 5

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5

La poulie La poulie est une machine simple constituée d’une roue comportant une rainure dans laquelle se déplace une corde ou une courroie. Elle sert surtout à réduire la force nécessaire pour soulever une charge. On l’utilise, entre autres, pour soulever des objets lourds et pour soutenir les voiles d’un voilier (voir la figure 5.12).

Gorge

FIGURE 5.12 Une poulie comporte une gorge dans laquelle la corde se déplace.

Une poulie fixe utilisée seule ne diminue pas la force à appliquer, mais elle modifie son orientation (voir la figure 5.13). Une poulie mobile, quant à elle, diminue la force à appliquer pour soulever la charge. Toutefois, pour une même longueur de corde tirée, le déplacement de la charge sera plus petit (voir la figure 5.14).

Poulie fixe

Poulie fixe

Poulie mobile

FIGURE 5.13

Poulie fixe utilisée seule.

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FIGURE 5.14 Combinaison de deux poulies, une fixe et une mobile. UNIVERS TECHNOLOGIQUE

155


NOM GROUPE

ACTIVITÉS 5.2 1 Explique dans tes mots ce qu’est une machine simple et donnes-en un exemple.

2 Nomme cinq machines simples.

3 Nomme deux organes de liaison qui résultent de l’application du plan incliné.

4 Le treuil est utilisé pour abaisser et soulever le seau d’eau dans un puits. Il s’agit d’une corde enroulée autour d’un moyeu actionné par une manivelle. Quelle machine simple se cache derrière l’invention du treuil ?

5 Observe les deux systèmes de poulies ci-contre et explique pourquoi la poulie mobile (figure B ) réduit la force à appliquer pour soulever une charge. A

50 g

100 g

100 g

 50 g

50 g

B

100 g 100 g Figure A

156

Chapitre 5

Figure B

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NOM GROUPE

5 6 Observe chaque situation suivante et désigne la machine simple concernée. a) La lame du couteau

b) Un pied de biche

c) Une rampe de déménagement

d) L’objet qui retient une voile

e) Un tour à poterie

f ) Un vilebrequin pour percer la glace

g) Un panier d’épicerie

h) Une paire de pinces

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UNIVERS TECHNOLOGIQUE

157


NOM GROUPE

7 Complète chaque phrase suivante en te servant des mots ci-dessous : la force

la charge

l’appui

a) Dans un levier interforce,

se situe entre

et

.

b) Dans un levier interappui,

se situe entre

et

.

c) Dans un levier interrésistant,

se situe entre

et

.

, la force 8 Observe les objets suivants. Sur chaque image, détermine la charge à déplacer à appliquer et le point d’appui en traçant le dessin approprié. Sous l’image, indique le type de levier utilisé.

158

a)

b)

c)

d)

e)

f )

Chapitre 5

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NOM GROUPE

5 9 Plusieurs hypothèses ont été émises pour expliquer la façon dont les Égyptiens ont construit les pyramides il y a plus de 4500 ans. Sans machinerie lourde ni grue, ils ont dû user d’ingéniosité pour transporter les lourds blocs de pierre. Selon certains historiens, les Égyptiens se sont servis de machines simples. Observe les illustrations suivantes et indique en dessous la ou les machines simples utilisées. Dans la colonne de droite, explique comment chacune a facilité la tâche des ouvriers. Machines simples utilisées

Explications

a)

b)

c)

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UNIVERS TECHNOLOGIQUE

159


NOM GROUPE

SYNTHÈSE 5 Vrai Faux

1 Dans chaque cas, indique si l’énoncé est vrai ou faux. a) Certains systèmes de poulies sont utilisés dans les grues mécaniques.

b) Plus le nombre de dents de l’engrenage entraînant est important par rapport à l’engrenage entraîné, plus la vitesse de rotation de la roue entraînée est grande. c) Lorsqu’on utilise un levier, on peut réduire l’effort nécessaire pour soulever une charge en déplaçant le point d’appui. d) Une poulie mobile ne diminue pas la force nécessaire pour soulever une charge.

e) Lorsqu’on utilise un plan incliné, plus la pente est raide, plus la distance à parcourir pour déplacer un objet est grande.

f ) Lorsqu’une roue est entraînée dans un mouvement de rotation dû à la friction avec une autre roue, les deux roues tournent dans le même sens.

g) Un coin est composé d’un ou de deux plans inclinés.

h) Plus l’écart entre le rayon de la roue et le rayon de l’essieu est grand, moins la force nécessaire pour faire tourner la roue est importante. i ) Un système composé de plusieurs poulies fixes réduit la force nécessaire pour soulever une charge. j ) Un mécanisme de pignon et crémaillère est un mécanisme de transmission du mouvement de translation. k) Un levier dont la charge se situe à l’une de ses extrémités est un levier de type interrésistant. l ) Une vis est en fait un plan incliné enroulé autour d’un axe central.

2 Dans chaque cas, désigne les pièces nécessaires pour construire les systèmes de transformation du mouvement énumérés ci-dessous. Certaines pièces sont utilisées plus d’une fois.

172

A

B

C

D

E

F

G

H

a) Mécanisme de pignon et crémaillère :

A

C

b) Mécanisme de vis sans fin et crémaillère :

C

D

c) Mécanisme de vis et écrou :

D

E

d) Mécanisme de bielle et manivelle :

F

H

e) Mécanisme de came et tige poussoir :

B

G

Chapitre 5

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NOM GROUPE

5 3 Pour chaque type de levier mentionné, trace un dessin simplifié afin de représenter un système de leviers doubles pivotant autour d’un point d’appui, puis indique bien la position de la charge des  forces à appliquer et de l’appui . Type de levier

,

Dessin simplifié

a) Levier interrésistant

b) Levier interforce

c) Levier interappui

4 Dans certains cas, la courroie d’un mécanisme de transmission du mouvement est dentée. Explique en quoi il s’agit d’un avantage par rapport à une courroie non dentée.

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173


NOM GROUPE

5 Pour chaque image, nomme la machine simple représentée.

174

a)

b)

c)

d)

e)

f )

g)

h)

Chapitre 5

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NOM GROUPE

5 6 Comme il y a beaucoup de guêpes autour de la maison de Julie, elle décide de construire un piège pour les attraper. Complète la gamme de fabrication du piège à guêpes à l’aide des termes suivants. Bouteille

Couteau à lame rétractable Perçage

Piège à guêpes

Découpage Poinçon

Gamme de fabrication

Découper

10

Règle

21

42

Objet

Ficelle

Pièces

Objet : Piège à guêpes Pièce : Matériaux : Bouteille de plastique de 2 litres, ficelle Temps d’exécution : 20 min Repère : A Nombre : 1 No

Opération

B

A

Croquis ou photo

Matériel et matériaux

Mesurage et traçage 11

Mesurer une hauteur de 20 cm à partir de la base de la et tracer un trait.

A

• • Crayon feutre permanent

B

B

20 la bouteille à la hauteur du trait (20 cm de la base).

A

30 31

Percer un trou à 1 cm du rebord supérieur du piège à guêpes. Faire la même chose sur le bord diamétralement opposé.

40

Finition

41

Mettre à l’envers le goulot de la bouteille et l’insérer dans la base.

• A

B A

Attacher une extrémité de la ficelle dans l’un des trous percés et l’autre extrémité dans l’autre trou.

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•  de 30 cm de longueur

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175


NOM GROUPE

7 Complète la grille de mots entrecroisés suivante. Horizontalement 1 Nature du mouvement effectué par une crémaillère. 2 Une agrafeuse est un exemple de ce type de levier. 3 Mécanisme de transformation du mouvement permettant de faire fonctionner les trains à vapeur. 4 Plus la pente d’un plan incliné est douce et la force à fournir pour déplacer l’objet est importante. 5 Mécanisme qui communique un mouvement d’une pièce à une autre sans modifier le type de mouvement : mécanisme de

du mouvement.

6 Nom donné à une tige dentée. 7 Nom donné à la pièce de forme ovoïde qui tourne de façon à transformer un mouvement de rotation en mouvement de translation. 8 Mouvement initial d’un mécanisme de vis sans fin et crémaillère. 9 Mécanisme élémentaire qui facilite l’exécution d’une tâche. 10 Type de poulie qui réduit la force à appliquer pour soulever un objet. Verticalement 11 Une balançoire à bascule est un exemple de ce type de machine simple. 12 Mécanisme de transmission de mouvement où une roue communique un mouvement à une autre par frottement : roues de

176

.

Chapitre 5

13 Document qui décrit les étapes nécessaires à la fabrication des pièces d’un objet technique : de fabrication. 14 Les sont un exemple de leviers interappui doubles pivotant autour d’un point d’appui. 15 Autre nom donné à une roue dentée. 16 Dans ce type de levier, le point d’appui se trouve entre la charge à soulever et la force à appliquer. 17 Les dents de deux engrenages sont en contact. Si un des engrenages tourne en sens antihoraire, alors l’autre tourne en sens

.

18 Mécanisme de transmission du mouvement qui entraîne le mouvement d’un tapis de course :

et poulies.

19 Une hache est un exemple de ce type de machine simple. 20 Nombre de types de leviers. 21 Cette machine simple est l’une des inventions les plus importantes de l’humanité. 22 Dans ce type de levier, la force à appliquer se trouve à l’une de ses extrémités et le point d’appui, à l’autre. 23 Application du plan incliné qui s’enfonce facilement dans un matériau en effectuant un mouvement hélicoïdal. 24 Type de levier synonyme de levier interforce : levier

.

25 Machine simple formée par une surface plane oblique par rapport à l’horizontale. 26 Mécanisme de transmission du mouvement formé de roues dentées qui tournent dans le même sens.

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NOM GROUPE

5 22 13

18

1 24 11 17

26

2

15 3 20

4 12 5 14

21

6

25 16 7

8 19 23 9

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NOM GROUPE

CD1

8 Nathan doit construire un véhicule qui ira le plus loin possible. Pour ce faire, il s’inspire du modèle actionné par le piège à souris. Durant la construction, il est confronté à plusieurs options. Dans chaque cas ci-dessous, aide Nathan à faire le meilleur choix en encerclant la solution la plus avantageuse. Puis, explique ton choix. Pièce concernée

a) Essieu arrière

Options 1) Son rayon doit être le plus grand possible. 2) Son rayon doit être le plus petit possible.

Pourquoi ?

b) Roues arrière

1) Leur rayon doit être le plus grand possible. 2) Leur rayon doit être le plus petit possible.

Pourquoi ?

c) Véhicule complet

1) Le véhicule doit être le plus lourd possible. 2) Le véhicule doit être le moins lourd possible.

Pourquoi ?

d) Levier

1) Le levier doit être le plus court possible. 2) Le levier doit être le plus long possible.

Pourquoi ?

178

Chapitre 5

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NOM GROUPE

5 CD2

9 Pour chaque illustration suivante : 1) indique s’il s’agit d’un mécanisme de transmission ou de transformation du mouvement ; 2) désigne le type de mécanisme de transmission ou de transformation impliqué ; 3) cite un type de machine simple à l’origine de ce mécanisme. Exemple : Dynamo de bicyclette

a) Système de remonte-pente

1) Transmission du mouvement

1)

2) Roues de friction

2)

3) Roue

3)

b) Tendeur galvanisé

c) Pistons

1)

1)

2)

2)

3)

3)

d) Clefs d’accordement de guitare

e) Toupie actionnée par une tige dentée

1)

1)

2)

2)

3)

3)

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SOMMAIRE CHAPITRE 7 Les phénomènes astronomiques.........................212

« C’est fascinant, c’est beau ! Mais c’est une frontière, il faut la dépasser, il faut aller voir plus

Rappel........................................ 213

loin au cas où on trouverait un petit bout de ciel ailleurs, un jour… » JULIE PAYETTE

Section 7.1 : Les caractéristiques du système solaire....................... 215 7.1.1 : Le système solaire............ 215 7.1.2 : Le Soleil............................ 216 7.1.3 : Les planètes du système solaire................. 216 Section 7.2 : La gravitation universelle.................................... 225 Section 7.3 : Les comètes........... 229 Section 7.4 : Les impacts météoritiques............................... 233

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Même si elle est petite dans cet espace presque infini, la Terre est la planète la plus diversifiée connue à ce jour. Elle fait partie d’un univers gigantesque et intrigant. Il s’y produit une multitude de phénomènes particuliers, tout comme dans le cosmos. As-tu déjà été témoin de l’un d’eux ? Dans les chapitres suivants, tu étudieras la structure du système solaire, où gravite la Terre, ainsi que différents phénomènes astronomiques tels que les aurores polaires, les astéroïdes et les comètes. Tu examineras les roches, les minéraux et les types de sols qui composent la surface de ta planète. Enfin, tu apprendras comment l’énergie intervient dans la formation de plusieurs phénomènes atmosphériques tels que les vents et les tornades, ainsi que la différence entre les énergies renouvelables et non renouvelables.

7.4.1 : La distinction entre météorite, météore et astéroïde....................... 233 7.4.2 : Les traces d’impacts météoritiques au Québec.. 234

8.1.2 : La formation des roches.... 255

Section 7.5 : Les aurores polaires........................................ 238

Section 8.3 : Les types de sols... 267 8.3.1 : La formation du sol........... 267 8.3.2 : Les types de sols.............. 268 8.3.3 : L’être humain et l’altération des sols........... 270

Synthèse 7................................. 242 CHAPITRE 8 Les caractéristiques de la Terre................................250 Rappel........................................ 251 Section 8.1 : Les types de roches.................................... 252 8.1.1 : Les types de roches.......... 252

Section 8.2 : Les minéraux.......... 258 8.2.1 : La définition d’un minéral.. 258 8.2.2 : Les propriétés des minéraux.................... 259

Synthèse 8................................. 273 CHAPITRE 9 Les phénomènes géologiques..............................278

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Section 9.1 : Les manifestations naturelles de l’énergie.................. 279 9.1.1 : L’influence du Soleil sur la Terre........................ 279 9.1.2 : Les facteurs à l’origine des vents.......................... 281 9.1.3 : L’échelle de Beaufort......... 283 Section 9.2 : Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables....................... 286 9.2.1 : Les ressources énergétiques renouvelables.................... 286 9.2.2 : Les ressources énergétiques non renouvelables............. 290 Synthèse 9................................. 296

UNIVERS TERRE ET ESPACE

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L’univers dans lequel tu vis existe depuis très longtemps. On estime que son origine remonte à environ 15 milliards d’années. Selon un consensus scientifique, le Big Bang serait à l’origine de la naissance de l’Univers. Malgré son immensité, notre système solaire n’est qu’une infime partie de celui-ci. Dans ce chapitre, tu apprendras comment est structuré le système solaire. Tu découvriras une des forces qui règnent dans l’Univers et qui régissent les interactions entre les corps. Enfin, tu prendras connaissance de certains phénomènes astronomiques. Ils peuvent être spectaculaires comme les aurores polaires et le passage d’une comète, ou même dangereux pour notre planète comme les impacts de météorites.

CHAPITRE

7

La découverte de ce qui se passe dans le ciel est fascinante.

Les phénomènes

astronomiques PROGRESSION DES APPRENTISSAGES • Comparer certaines caractéristiques des planètes du système solaire

• Situer les régions géographiques où se produisent les aurores boréales

• Définir la gravitation comme étant une force d’attraction mutuelle qui s’exerce entre les corps

• Identifier la couche atmosphérique dans laquelle se produisent les aurores boréales

• Décrire les principales parties d’une comète • Repérer des traces laissées par les impacts météoritiques sur le territoire québécois

212

Chapitre 7

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NOM GROUPE

RÉVISION 1 Encercle le ou les énoncés qui s’appliquent à chaque situation. Situation

a) La force appliquée sur un levier interforce est située entre la charge et le point d’appui. En voici des exemples :

Énoncés

• une pince à épiler • une brouette

• une brosse à dents • une canne à pêche

b) Dans un système d’engrenages, une • deux fois moins vite. • deux fois plus vite. roue ayant deux fois moins de dents • 50 % moins vite. • à la même vitesse. que la roue précédente tourne… c) Je possède au moins un engrenage.

• une voiture • un marteau

d) Une vis est…

• un levier. • un plan incliné. • un organe de liaison. • une roue.

e) Voici des exemples de coin :

• un brise-glace • une table

f ) Si la première roue d’un train d’engrenages tourne en sens horaire, la cinquième roue tourne…

• en sens horaire. • en sens antihoraire. • dans un sens impossible à déterminer. • dans le même sens que la première roue.

g) Un cycliste a le choix entre deux chemins pour gravir une montagne. Le premier comporte une pente abrupte de 500 m et le deuxième, une pente plus douce de 2 km. La force nécessaire est…

• plus importante dans le premier chemin. • moins importante dans le premier chemin. • la même dans les deux cas. • impossible à déterminer.

h) Une gamme de fabrication décrit…

• les étapes à suivre pour fabriquer un objet. • les forces et les mouvements de l’objet. • les matériaux à utiliser pour fabriquer l’objet. • les outils et les techniques de fabrication.

i ) Un système comportant une poulie mobile…

• diminue la force à appliquer pour soulever une charge. • augmente la force à appliquer pour soulever une charge. • n’a aucun effet sur la force à appliquer pour soulever une charge. • augmente la longueur de la corde nécessaire pour soulever une charge.

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• une horloge murale • un stylo

• une rampe de déménagement • une hache

RÉVISION

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NOM GROUPE

2 Parmi les choix suivants, encercle la roche ignée. a) Calcaire

b) Granite

c) Charbon

d) Marbre

3 Encercle le corps céleste qui entre en contact avec la Terre. a) Météorite

b) Comète

c) Astéroïde

d) Météore

4 Encercle le nombre de liaisons chimiques que contient la molécule ci-contre. a) 0

b) 1

c) 2

d) 3

5 La formule chimique de l’urée est CH4N2O. Encercle le nombre d’atomes que contient une molécule d’urée. a) 1

b) 4

c) 8

d) 7

6 La formule chimique de l’insuline est C257H383N65O77S6. Encercle le nombre de sortes d’atomes que contient une molécule d’insuline. a) 4

b) 5

c) 788

d) 7

7 Le tableau ci-dessous liste différents organes et composantes des systèmes reproducteurs. Indique s’il s’agit d’un organe interne (I) ou externe (E) et précise s’il appartient à l’homme (H) ou à la femme (F). Organe

Interne / externe

Homme / Femme

Interne / externe

Organe

Clitoris

Hymen

Canal déférent

Ovaire

Épididyme

Prépuce

Glande de Bartholin

Trompe de Fallope

Glande de Cowper

Utérus

Grande lèvre

Gland

Homme / Femme

8 Place chaque étape du développement humain dans l’ordre d’apparition. Adolescence Fœtus

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Âge adulte Nourrisson

Embryon Petite enfance

Enfance Vieillesse

Fécondation Zygote

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NOM GROUPE

BILAN DE FIN DE CYCLE 1 Indique, parmi les caractéristiques suivantes, celles qui permettent de définir une population. Âge

Couleur

Espèce

Quantité

Taille

Territoire

2 Parmi les substances pures suivantes, détermine celles dont l’unité de base est nécessairement une molécule. A  Glucose B  Radon C  Uranium D  Étain E  Caféine F  Propane G  Mercure H  Sel I  Antimoine J  Aspartame K  Phosphore L  Éthanol A

E

F

H

J

L

3 Observe les images suivantes et indique dans les carrés où se trouvent la charge (C), la force (F) et le point d’appui (A). Ensuite, nomme le type de levier. a)

b)

c)

4 Parmi les techniques de séparation ci-dessous, encercle celle qui permet de séparer et de récupérer le soluté et le solvant d’une solution aqueuse. a) L’évaporation

b) La distillation

c) La filtration

d) La décantation

5 Complète le tableau suivant. Ressource énergétique

Forme d’énergie

Charbon

Caractère (renouvelable ou non renouvelable) de l’énergie Non renouvelable

Énergie nucléaire Eau Vent Bois Énergie géothermique Lumière © 2014, Les Éditions CEC inc. • Reproduction interdite

BILAN DE FIN DE CYCLE

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NOM GROUPE

6 Le tableau ci-dessous donne les températures d’ébullition de quelques hydrocarbures. Température d’ébullition de quelques hydrocarbures Nom Température d’ébullition (°C)

Méthane –

161,4

Éthane –

Propane

88,6

Butane

42,2

0,5

Le graphique ci-contre décrit les changements d’état d’un hydrocarbure particulier. a) À quel hydrocarbure correspond le diagramme de changement d’état ? 2

b) À quel état trouve-t-on cet hydrocarbure à température ambiante (25 °C) ? c) À quelle température cet hydrocarbure gèle-t-il ? 1

d) Explique dans tes mots ce qui se passe au plateau 2 .

e) Les changements qui se produisent aux plateaux sont-ils chimiques ou physiques ? Explique ta réponse.

7 Coche les énoncés ci-dessous qui relèvent de l’hérédité. Énoncé Hérédité

a) Les cellules humaines contiennent 23 paires de chromosomes. b) Fréquemment, lorsqu’un membre d’une famille est grippé, les autres membres contractent aussi l’infection. c) Tous les membres de ta famille ont les yeux bruns. d) La reproduction sexuée facilite l’adaptation des espèces. e) Les gènes contiennent tout le bagage héréditaire des individus. f ) Au cours de l’accouchement, une mère peut transmettre une ITSS à son enfant. g) Les chromosomes contiennent les gènes. h) Ta mère et ta grand-mère ont chacune eu trois enfants.

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GLOSSAIRE Accouplement : Union entre un individu mâle et un individu femelle qui mène à une reproduction sexuée.

Chromosome : Élément du noyau de la cellule, visible au microscope, qui porte les gènes, donc les informations héréditaires.

Astéroïde : Corps céleste composé de roches, de métaux ou de glaces. Sa taille peut varier de quelques mètres à plusieurs kilomètres. Il gravite autour du Soleil, généralement dans la ceinture d’astéroïdes. Un astéroïde dont l’orbite croise celui de la Terre est appelé géocroiseur.

Code génétique : Ensemble des informations relatives aux gènes contenues dans l’ADN des organismes vivants.

Astre : Corps céleste. Astroblème : Cratère formé par l’impact d’un météorite avec la surface de la Terre. Atome : Plus petite partie possible de la matière. C’est l’unité de base de la matière. Aurore polaire : Phénomène atmosphérique lumineux causé par l’interaction des particules du vent solaire et des gaz de la haute atmosphère (thermosphère) terrestre. Bielle et manivelle : Mécanisme de transformation du mouvement de rotation de la manivelle en mouvement de translation de la bielle, laquelle pousse un piston, et inversement. Caractère : Caractéristique physique, psychologique ou physiologique transmissible génétiquement et variable d’un individu à l’autre à l’intérieur d’une même espèce.

Coin : Machine simple servant à maintenir un objet en place ou à sectionner un objet en deux. Comète : Petit corps constitué de glaces, de roches, de gaz et de poussières se déplaçant sur de très grandes distances dans le système solaire. Composantes d’un système : Éléments (pièces, mécanismes, sous‑systèmes) qui composent un système technologique et lui permettent de fonctionner adéquatement pour accomplir sa tâche. Composé : Substance dont l’unité de base est constituée de plus d’un élément chimique. Concentration : Mesure de la quantité de soluté dissous par volume de solution. Il s’exprime généralement en g/L ou en g/100 ml. Consommateur : Organisme vivant se nourrissant d’autres organismes vivants. Il peut être de premier ou de deuxième ordre.

Changement chimique : Processus au cours duquel des substances initiales (réactifs) sont transformées en de nouvelles substances (produits) ayant des propriétés caractéristiques différentes. Une telle transformation est également appelée réaction chimique.

Contrainte : Force qui tend à déformer ou à briser un objet lors de son utilisation.

Changement physique : Processus au cours duquel une substance passe d’un aspect à un autre sans modification de : • son unité de base (atome ou molécule) ; • ses propriétés caractéristiques.

Dilatation : Augmentation du volume d’un corps ou d’un gaz sous l’influence d’une variation de température.

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Diffusion : Mouvement des particules d’un soluté d’un milieu plus concentré vers un milieu moins concentré.

Élément chimique : Substance pure formée d’une seule sorte d’atome. GLOSSAIRE

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Origines Cahier 2