Les propriétés des matériaux

Les propriétés des matériaux
Objectif de la séquence :
Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les
relations formes-matériaux-procédés. Mettre en relation le choix d’un matériau, son coût
et sa valorisation.
Situation pédagogique
Les élèves sont par groupes, je fais 8 groupes d’élèves, il y a 8 activités différentes.
Chaque groupe fait une expérience sur les propriétés physiques et une expérience sur les
procédés de réalisation.
Si on a le temps chaque groupe fait une expérience supplémentaire.
Démarche
Mise en situation
Je montre une casserole
Combien de matériaux sont présents sur cet objet technique ?
Pourquoi a-t-on deux matériaux différents ?
Problématique
Quelles propriétés ont certains matériaux ?
Investigation
Chaque groupe réalise au moins deux expériences (physique et avec un procédé de fabrication) et classe les matériaux selon la propriété testée.
Bilan
Remonté des résultats des expériences
Structuration
Propriétés des matériaux
Collège St. Clotilde
Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les relations formes-matériaux-procédés. Mettre
en relation le choix d’un matériau, son coût et sa valorisation.
1/2
Les objets techniques qui nous entourent utilisent différents matériaux.
Les matériaux n’ont pas tous les mêmes propriétés :
*certains sont plus durs :
*d’autres sont plus légers :
*certains résistent à la corrosion (rouille) :
*d’autres laissent passer le courant électrique :
*d’autres interdisent le passage du courant, ils sont isolants :
*certains se recyclent plus facilement :
Ex : la chaîne du vélo doit résister à de gros efforts, il faut donc qu’elle soit solide, on va
choisir un matériau résistant : l’acier par exemple.
réflecteurs
légèreté
réflexion
voile
légèreté
étanchéité
cadre
chassis
solidité
rigidité
légèreté
protection
pneu
souplesse et
adhérence
Le choix du pont en bois améliore la beauté
d’un bateau, mais le coût sera plus élevé !!!
timon
solidité
légèreté
Propriétés des matériaux
Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les relations formes-matériaux-procédés. Mettre
en relation le choix d’un matériau, son coût et sa valorisation.
Collège St. Clotilde
1/2
Les objets techniques qui nous entourent utilisent différents matériaux.
Les matériaux n’ont pas tous les mêmes propriétés :
certains sont plus durs : acier, aluminium ...
d’autres sont plus légers : plastique, bois...
certains résistent à la corrosion (rouille) : aluminium, plastique ...
d’autres laissent passer le courant électrique : cuivre, aluminium ....
d’autres interdisent le passage du courant, ils sont isolants : le plastique, le verre
certains se recyclent plus facilement : les métaux, les verres, les cartons ...
On choisit un matériau en fonction de ses propriétés et de ce que l’on demande à la pièce.
Ex : la chaîne du vélo doit résister à de gros efforts, il faut donc qu’elle soit solide, on va
choisir un matériau résistant : l’acier par exemple.
réflecteurs
légèreté
réflexion
plastique
voile
légèreté
étanchéité
plastique
chassis
cadre
solidité
rigidité
légèreté
protection
acier
plastique
pneu
souplesse et
adhérence
caoutchouc
timon
La fonction d’estime intervient ausssi dans le choix du matériau :
suivant la beauté et le coût du produit.
Le choix du pont en bois améliore la beauté
d’un bateau, mais le coût sera plus élevé !!!
solidité
légèreté
aluminium
Propriétés des matériaux
Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les relations formes-matériaux-procédés. Mettre
en relation le choix d’un matériau, son coût et sa valorisation.
Collège St. Clotilde
2/2
Un procédé de réalisation est une technique utilisée pour obtenir une pièce d’un objet
technique
On distingue trois grandes familles de procédés :
Le choix du procédé dépend du matériau : de sa forme et de ses propriétés
USINAGE
perceuse
cisaille
FORMAGE
fraisage
thermopliage
pliage à
froid
ASSEMBLAGE
moulage
brasage
collage
vissage
Quelques procédés pour nos pièces du char à voile :
dame
liaison
chassis
support de
fourche
sciage
vissage
fraisage
perçage
pliage à
chaud
pliage à
froid
perçage
Propriétés des matériaux
Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux, les classer. Identifier les relations formes-matériaux-procédés. Mettre
en relation le choix d’un matériau, son coût et sa valorisation.
Collège St. Clotilde
2/2
Un procédé de réalisation est une technique utilisée pour obtenir une pièce d’un objet
technique
On distingue trois grandes familles de procédés :
l’usinage, le formage, l’assemblage
Le choix du procédé dépend du matériau : de sa forme et de ses propriétés
USINAGE
FORMAGE
ASSEMBLAGE
Enlèvement de matière
Déformation de la matière
à froid ou à chaud
Liaison mécanique
de plusieurs pièces
perceuse
cisaille
fraisage
thermopliage
pliage à
froid
moulage
brasage
collage
vissage
Quelques procédés pour nos pièces du char à voile :
dame
liaison
chassis
support de
sciage
vissage
fraisage
perçage
pliage à
chaud
pliage à
froid
perçage
Pour choisir un matériau pour une pièce, le concepteur tiendra compte des propriétés
nécessaires, du coût, de la beauté et du procédé choisi pour la réaliser.
Quelles propriétés ont certains matériaux ?
Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux
et les classer.
Collège St. Clotilde
1.Propriétés physiques et chimiques
a)Reportez les résultats des T.P. dans le tableau ci-dessous
Acier
Aluminium
Cuivre
PVC
Bois
Poids
Dureté
Corrosion
Conduction électrique
b)Classez les matériaux suivant les propriétés
Le poids : (le plus lourd en 1er)
....................................................................................................................
La dureté : (le plus dur en 1er)
......................................................................................................................
La corrosion :
.....................................................................................................................
la conduction électrrique :
.........................................................................................................................
2.Propriétés liées aux procédés de fabrication
a)Reportez les résultats des T.P. dans le tableau ci-dessous
(0 : difficile ou impossible, 1 : difficulté moyenne, 2 : réalisation facile)
Acier
PVC
Epoxy
Perçage
Sciage
Cisaillage
Pliage à froid
Pliage à chaud
b)Classez les matériaux suivant les propriétés
Perçage : (le plus facile en 1er)
....................................................................................................................
Le sciage : (le plus facile en 1er)
......................................................................................................................
Le cisaillage : (le plus facile en 1er)
.....................................................................................................................
Le pliage : (le plus facile en 1er)
.........................................................................................................................
Classe : ..... Groupe : ..... Noms :
Bois
Quelles propriétés ont certains matériaux ?
Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux
et les classer.
Collège St. Clotilde
1.Propriétés physiques et chimiques
a)Reportez les résultats des T.P. dans le tableau ci-dessous
Acier
Aluminium
Cuivre
PVC
Bois
Poids
4
3
5
1
2
Dureté
5
4
3
2
1
Corrosion
1
5
1
5
5
Conduction électrique
5
5
5
0
0
b)Classez les matériaux suivant les propriétés
Le poids : (le plus lourd en 1er)
cuivre, acier, aluminium, bois, pvc
La dureté : (le plus dur en 1er)
acier, aluminium, cuivre, pvc, bois
La corrosion :
aluninim, pvc, bois : non axydés cuivre, acier : oxydés
la conduction électrrique :
cuivre, aluminium, acier : conducteurs
pvc et bois : non conducteurs
2.Propriétés liées aux procédés de fabrication
a)Reportez les résultats des T.P. dans le tableau ci-dessous
(0 : difficile ou impossible, 1 : difficulté moyenne, 2 : réalisation facile)
Acier
PVC
Epoxy
Bois
Perçage
1
2
1
2
Sciage
1
2
1
2
Cisaillage
1
2
1
0
Pliage à froid
1
0
0
0
2
0
0
Pliage à chaud
b)Classez les matériaux suivant les propriétés
Perçage : (le plus facile en 1er)
bois, PVC, époxy, acier
Le sciage : (le plus facile en 1er)
PVC, bois, epoxy, acier
Le cisaillage : (le plus facile en 1er)
PVC, époxy, acier
Le pliage : (le plus facile en 1er)
à froid : acier à chaud : PVC
Classe : ..... Groupe : ..... Noms :
Quelles propriétés ont certains matériaux ?
Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux
et les classer.
Collège St. Clo-
Le poids
Vous disposez de 5 échantillons de même volume. Utilisez la balance et reportez vos résultats dans votre fiche de synthèse : 5 pour le plus lourd et 1 pour le plus léger.
Etau
Matériau
La dureté
Vous mettrez en place comme sur le dessin le corps du pointeau
Pointeau
strié devant le matériau dans un étau. Vous exercerez une pression du pointeau sur le matériau en tournant d’un quard de tour la manivelle de l’étau.
Le matériau qui aura la marque la plus profonde sera le moins dur ! Vous reporterez dans
votre tableau de synthèse les résultats : 5 pour le plus dur 1 pour le moins dur
La corrosion
Regardez sur les 5 échantillons si vous apercevez un dépot d’oxydation et reportez vos résultats dans votre tableau de synthèse : 1 pour ceux qui sont oxydés, 5 pour les non oxydés
La conductibilité électricité
Avec chaque échantillon, vous allez fermer le circuit et constater l’état de l’ampoule
Echantillon
pile
Ampoule
Et reportez vos résultats dans votre tableau de synthèse : 5 pour ceux qui allument l’ampoule et 0 pour
ceux qui n’allument pas l’ampoule.
La conductibilité thermique
VOUS ALLEZ FAIRE TRES ATTENTION DE NE PAS VOUS BRULER AVEC LE FER A SOUDER
Paraffine
Echantillon
Déposer sur le matériau, près du trait, un peu de paraffine. Mettre
le fer en contact avec le matériau. Attendre. Si la paraffine fond,
cela veut dire que la température du matériau augmente.
Comparez avec cette vitesse de fusion tous les matériaux.
Reportez les résultats sur votre tableau : 5 pour le matériau qui
transmet la température le plus vite.
Fer à souder
Quelles propriétés ont certains matériaux ?
Collège St. Clotilde
Par expérience, mettre en évidence les propriétés des matériaux
et les classer.
Le perçage
Avant d’effectuer le perçage, bien lire la fiche de poste pour la description de la machine
Vérifiez que le foret est en position dans le mandrin. Positionner l’échantillon dans l’étau.
Mettre en route la perceuse. Effectuer le perçage de l’échantillon en descendant le foret
doucement. Eteindre la machine quand le perçage est terminé.
Reportez sur le tableau de synthèse le résultat :
soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit 2 : usinage facile
Refaire cette procédure pour chaque échantillon.
Le sciage
Vous avez à votre disposition une scie à métaux.
Mettez en position l’échantillon horizontalement dans l’étau, avec la scie effectuer un petit
sciage. Reportez sur le tableau de synthèse le résultat :
soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit 2 : usinage facile
Refaire cette procédure pour chaque échantillon.
Etau
Echantillon
Le cisaillage
Avant d’effectuer le cisaillage, bien lire la fiche de poste pour la description de la machine
Vous ne cisaillerez pas les échantillons de bois.
Mettre l’échantillon d’acier entre les deux lames de la cisaille. Actionner le levier pour couper l’échantillon. Dégagez les deux parties et reportez sur le tableau de synthèse le résultat :
soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit 2 : usinage facile
Refaire cette procédure pour chaque échantillon.
Le pliage à froid
Mettre l’échantillon d’acier entre le poinçon et la matrice, actionnez le levier pour que le
poinçon presse la pièce contre la matrice. Dégager la pièce pliée et reportez sur le tableau
de synthèse le résultat : soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit
2 : usinage facile. Refaire cette procédure pour chaque échantillon.
Le pliage à chaud
Vous ne placerez pas l’échantillon d’acier et de bois
Avant d’effectuer le pliage, bien lire la fiche de poste pour la description de la machine
Attention de ne pas vous brûler les doigts sur le fil chauffant.
Mettre en marche le chauffage du fil. Mettre l’échantillon sur le fil chauffant, quand la matière s’est ramolie effectuez le pliage. reportez sur le tableau de synthèse le résultat :
soit 0 : usinage difficile, soit 1 : usinage moyennement difficile, soit 2 : usinage facile. Refaire cette procédure pour chaque échantillon.
Organisation des groupes d’élèves avec les différents T.P.
1. Liste des T.P.
A : dureté
E : perçage
B : poids
F : sciage
C : corrosion
G : cisaillage
D : Cond. électrique
H : pliage
2.Planification des T.P. sur les différents groupes
groupes
1
2
3
4
5
6
7
8
A
B
C
D
E
F
G
H
T.P. 2
E
F
G
H
A
B
C
D
T.P. 3
B
C
D
A
F
G
H
E
T.P. 4
F
G
H
E
B
C
D
A
T.P.
T.P. 1
3.Disposition des T.P. dans la salle
H : Pliage
F : Sciage
D : Cond.
Electrique
E : Perçage
A : Dureté
B : Poids
C : Corrosion
G : Cisaillage