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PROJET C2 – Chassis et matériaux Objectif Dans ce TP, il va te falloir tester et comparer plusieurs matériaux afin de pouvoir choisir celui que nous allons utiliser pour le chassis du prototype de notre client I- Définitions (à mettre dans le lexique) - Chassis (mécanique) : C'est la pièce principale d'un moyen de transport, sur laquelle seront fixées la plupart des autres pièces (on l'appelle parfois aussi "base" ou "cadre") - Conducteur (électricité) : qui laisse passer - Isolant (électricité) : qui empêche de passer I- Les caractéristiques voulues pour le chassis Exercice 1 : Avec l'aide de tes camarades d'équipe et de la "lettre du client", remplis le tableau ci-dessous a- Dans la colonne "Importance", classe les six caractéristiques en te posant la question suivante : Qu'est ce qui est le plus important pour le chassis ? ( Tes réponses iront de "1" le plus important jusqu'à "5" le moins important) b- Dans la colonne "Niveaux attendus", entoure pour chaque caractéristique le niveau que l'on souhaite avoir pour répondre à la fonction d'usage du chassis du prototype Importance Caractéristique Conductivité électrique (qui laisse passer ou pas le courant électrique) Adhérence Niveaux attendus Isolant = 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Glissant = 1 Prix Dureté Adhérent = 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (qui glisse ou pas) Masse Conducteur = 10 Léger = 1 Lourd = 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Peu cher = 1 Très cher = 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Mou = 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Dur = 10 Exercice 2 : Pour résumer, et à l'aide du tableau précédent, comment devra être le matériau avec lequel sera fabriqué le chassis du prototype (Tu entoureras la bonne réponse. Pour les réponses avec "faux", tu dois justifier) ? a- Il devra plutôt laisser passer le courant électrique vrai faux : ................................................................... b- Il devra être plutôt lourd vrai faux : ................................................................... c- Il devra coûter cher vrai faux : ................................................................... d- Il devra bien accrocher vrai faux : ................................................................... e- il devra être plutôt mou vrai faux : ................................................................... ATTENTION : avant d'aller plus loin, appelle le professeur pour vérification ! PROJET II- Les caractéristiques des matériaux Tu vas maintenant devoir tester et comparer plusieurs matériaux afin de savoir lequel va le mieux correspondre à ce que l'on souhaite pour le chassis du prototype C2 – Chassis et matériaux 1- Les sept matériaux Voici les sept matériaux que tu vas devoir tester ainsi que les familles auxquelles ils appartiennent. Famille de matériaux Matériaux Métallique Cuivre, Aluminium Organique (plastique) Plexiglas, P.V.C expansé Organique (naturel) Sapin, Caoutchouc Minéral Ciment 2- La dureté Cette caractéristique permet de savoir si un matériau est plus ou moins dur (ou mou). Exercice : A l'aide de la malette VM 50 (Test de dureté), complète le tableau suivant. Tu trouveras la procédure à suivre à l'intérieur de la malette. Cuivre Aluminium Sapin Plexiglas P.V.C Ciment Caoutchouc Diamètre de la trace de l'impact (en mm) Classement par ordre de dureté (1 = le plus dur, 7 = le moins dur) 3- L'adhérence Cette caractéristique permet de savoir si un matériau accroche plus ou moins sur une surface plane ou inclinée Exercice : A l'aide de la malette VM 30 (Test de l'adhérence), complète le tableau suivant. Tu trouveras la procédure à suivre à l'intérieur de la malette. Cuivre Angle relevé lors du décrochage Classement (1 = angle le plus important, 7 = angle le plus faible) Aluminium Sapin Plexiglas P.V.C Ciment Caoutchouc 4- La conductivité électrique PROJET Cette caractéristique permet de savoir si le matériau laisse passer le courant électrique ou pas C2ressource – Chassis et matériaux Exercice : A l'aide du multimètre et de la fiche "Conductivité électrique", complète le tableau suivant en mettant des croix au bon endroit. Matériaux Cuivre Aluminium Sapin Plexiglas P.V.C Ciment Caoutchouc Conductivité Oui Non 5- La masse volumique Cette caractéristique permet de savoir si le matériau est plus ou moins léger. Mais, pour pouvoir comparer les matériaux entre eux il faut qu'ils aient absolument le même volume (donc les mêmes dimensions). Exercice : A l'aide de la fiche ressource "Masse volumique", classe les matériaux du plus léger au plus lourd Cuivre Aluminium Sapin Plexiglas P.V.C Ciment Caoutchouc Classement (1 = le plus lourd, 8 = le plus léger) 6- Le prix Cette caractéristique permet de savoir si un matériau est plus ou moins cher lors de son achat Exercice : A l'aide de la fiche ressource " Les tarifs", classe les matériaux du moins cher au plus cher Cuivre Aluminium Sapin Plexiglas P.V.C Ciment Caoutchouc Classement par ordre de prix (1 = le moins cher, 7 = le plus cher) III- Le choix du matériau a- Pour chacune des caractéristiques, surligne dans chaque tableau les trois résultats qui correspondent le plus au matériau que l'on souhaite pour le chassis du prototype b- Par rapport aux résultats surlignés quel est le matériau que tu vas finalement choisir pour le chassis du prototype ? ........................................................................................................................................................................................ c- Quel est celui que tu choisirais en deuxième ? ........................................................................................................................................................................................ Fiche Ressource Matériaux PROJET C2 – Chassis et matériaux Masse volumique I- Qu'est ce que c'est ? La masse volumique est une caractéristique très importante qui permet de comparer les masses des matériaux afin de pouvoir les classer . Pour la calculer il suffit de prendre un cube de 1m de côté d'un matériau et de le peser. Le résultat sera exprimé en kg/m3 (= en kilogramme pour un mètre cube). II – Exemple Je prends un cube de un mètre de côté de diamant, je le pèse et je constate qu'il a une masse de 3517 kg. Sa masse volumique est donc de 3517 kg/m 3. 1m III- La masse volumique de différents matériaux Tu trouveras ci-dessous et page suivante des tableaux contenant les masses volumique de différents matériaux. Il te permettront de comparer et de te donner une idée de si un matériau est plus ou moins léger. Famille des minéraux ardoise amiante argile béton ciment calcaire craie diamant granite grès kaolin marbre quartz pierre ponce porcelaine sable silicium verre à vitres Masse volumique (en kg/m3) 2 700 - 2 800 2500 1700 2 200 (armé 2 500) 2850 – 3100 2 600 - 2 700 1250 3517 2 600 - 2 700 2600 2260 2 650 - 2 750 2650 910 2500 1600 2330 2530 Famille des métaux acier fonte aluminium argent béryllium bronze carbone (graphite) cuivre étain fer iridium laiton lithium magnésium molybdène nickel or palladium platine plomb potassium titane tungstène vanadium zinc Masse volumique (en kg/m3) 7 500-8 1005,6 6 800 - 7 400 2700 10500 1848 8 400 - 9 200 2250 8920 7290 7860 22560 7 300 - 8 800 530 1750 10200 8900 19300 12000 21450 11350 850 4500 19300 6100 7150 PROJET Famille des organiques C2 – Chassis (plastiques) Masse volumique et matériaux (en kg/m3) PVC expansé Polypropylène Polyéthylène basse densité Polyéthylène haute densité ABS Polystyrène Nylon 6,6 Polyacrylate de méthyle Polyméthacrylate de méthyle (PMMA - Plexiglas) Bakélite Polyéthylène téréphtalate Polychlorure de vinyle (PVC) Famille des organiques (naturels) acajou balsa buis caoutchouc cèdre chêne compost contreplaqué cuir ébène frêne hêtre laine liège peuplier pin platane sapin teck terre végétale 700 – 730 850 - 920 890 - 930 940 - 980 1 040 - 1 060 1 040 - 1 060 1 120 - 1 160 1 160 - 1 200 1 180 - 1 190 1 350 - 1 400 1 380 - 1 410 1 380 - 1 410 Masse volumique (en kg/m3) 700 140 910 - 1 320 920 à 990 490 610 - 980 550 - 6003,4 440 - 880 700 – 790 1150 840 800 10 – 30 240 390 500 650 450 860 1250 Fiche Ressource Matériaux PROJET C2 –Les Chassis tarifs et matériaux I- Qu'est ce que c'est ? Les tarifs donnés pour les matériaux ci-dessous sont à la tonne. Cela veut dire qu'ils sont calculés pour l'achat d'une tonne du matériau. Même s'il est vrai que les tarifs peuvent varier très rapidement d'une semaine sur l'autre (voir d'un jour sur l'autre), ceux ci-dessous permettent néanmoins d'avoir une assez bonne idée de la valeur de chaque matériau. Matériau Tarif (en €/tonne) Aluminium 1000 Caoutchouc 1880 Ciment 460 Cuivre 5500 Plexiglas 1240 PVC 505 Sapin 208