1.1 La bonne vitesse

1.1 La bonne vitesse
Les vitesses d’un vélo sont un bel exemple de transmission par chaîne. Une vitesse est idéale pour grimper
une côte, l’autre est parfaite pour sprinter à la vitesse de l’éclair. Dans cet exercice, tu dois déterminer la
combinaison de pignons qui correspond à chaque vitesse. Prends un bic rouge et dessine, sur la première
figure, la chaîne d’un vélo qui roule en côte. Ta tâche consiste donc à relier un plateau de pédalier à un pignon arrière. Ensuite, prends un stylo bleu et dessine, sur la deuxième figure, la chaîne d’un vélo lancé en
plein sprint.
pignon arrière
fig.1
plateau du pédalier
fig.2
plateau du pédalier
pignon arrière
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1.2 Cherche la solution: quelle courroie choisir?
Imaginer et développer un système technique, c’est ce qui fait le bonheur du véritable ingénieur. Cet
exercice concerne le travail d’un jeune ingénieur un peu distrait. Il a reçu l’ordre de développer un
système d’entraînement pour la chaîne de montage d’une usine automobile. Le système développé est
complexe, mais il lui manque encore un petit maillon. En fait, deux disques doivent encore être reliés
par une courroie. L’ingénieur te demande un peu d’aide, car il ne parvient pas à décider s’il doit utiliser
une courroie croisée ou une courroie non croisée. Le sens de rotation du premier pignon est indiqué,
et tu vois aussi dans quel sens la chaîne de montage doit tourner. Peux-tu dire à notre ingénieur quelle
courroie utiliser?
On assiste soudainement à une hausse spectaculaire des ventes de voitures. La chaîne doit donc tourner plus vite afin de répondre à la demande. Pour ce faire, il faut remplacer le pignon A. Mais vas-tu
choisir d’installer un pignon plus grand ou un pignon plus petit? Vas-tu opter pour le pignon n°1 ou
pour le pignon n°2?
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1.3 Combien de dents?
Pour le troisième exercice, tu vas calculer la transmission de la vitesse de ton vélo. Tout ce qu’il te faut,
c’est ton vélo.
Retourne-le, en le faisant reposer sur la selle et le guidon. Fais un tour de pédales. Combien de tours la
roue arrière a-t-elle faits? (Pour compter plus facilement, tu peux dessiner un trait à la craie sur ton pneu
et sur ton garde-boue.) Note le nombre de tours.
Maintenant, compte le nombre de dents sur le pignon avant et sur le pignon arrière. Une simple division te
permet d’obtenir... le chiffre que tu viens juste de noter.
La transmission d’un vélo est donc facile à calculer: il suffit de diviser le nombre de dents du plateau du
pédalier par le nombre de dents du pignon arrière.
Peux-tu maintenant expliquer, avec tes propres mots, ce que signifie une transmission de 1:2? Le grand
pignon tourne plus lentement. Mais combien de fois plus lentement que le petit?
Nombre de rotations de la roue arrière:
Nombre de dents à l’avant (chiffre 1):
Nombre de dents à l’arrière (chiffre 2):
Chiffre 1 divisé par chiffre 2:
Qu’est-ce qu’une transmission de 1:2?
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2.1 Comment l’éolienne change-t-elle de vitesse?
Tu sais que les éoliennes sont les plus efficaces lorsque le vent souffle à une vitesse entre 40 et 48
km/h. Si le vent souffle plus fort ou moins fort, un système de pignons entre en action pour que l’axe
d’entraînement continue à tourner à sa vitesse idéale. Cet exercice te permet de mettre ces connaissances en pratique. Tous les éléments qui interviennent dans le fonctionnement d’une éolienne sont
illustrés ci-dessous. A toi de placer les icônes dans le bon ordre. Recopie les lettres des différentes
icônes aux bons endroits sur le schéma.
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2.2 Vrai ou faux?
Une éolienne convertit un mouvement en énergie électrique. Un moteur de voiture fait l’inverse. Il
convertit de l’énergie (fournie par le carburant) en mouvement (au niveau des roues). Cela n’empêche que le moteur d’une voiture a aussi, comme l’éolienne, un régime idéal. Les vitesses (des
pignons, donc) sont chargées de maintenir le moteur à ce régime même si les roues tournent
plus rapidement ou plus lentement. Ces pignons sont rassemblés dans la boîte de vitesses.
Voici quatre affirmations sur la boîte de vitesses. Sont-elles vraies ou fausses?
L’arbre intermédiaire compte un pignon plus grand
pour la cinquième vitesse que pour la première. o VRAI
o FAUX
La marche arrière a un pignon supplémentaire pour
réduire la vitesse.
o VRAI
o FAUX
Si le conducteur change de vitesse sans débrayer, on
entend de gros craquements. Le responsable de ces
craquements est le baladeur.
o VRAI
o FAUX
Lorsqu’une voiture roule en cinquième vitesse, le
conducteur peut sans problème passer la marche
arrière. o VRAI
o FAUX
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2.3 Combien de dents?
Pour le troisième exercice, tu vas calculer la transmission d’une vitesse et apprendre à distinguer la
transmission et le braquet. La seule chose dont tu as besoin pour cela, c’est ton vélo.
Retourne-le, en le faisant reposer sur la selle et le guidon. Fais un tour de pédales. Combien de tours
la roue arrière a-t-elle faits? (Pour compter plus facilement, tu peux dessiner un trait à la craie sur ton
pneu et sur ton garde-boue.) Note le nombre de tours.
Maintenant, compte le nombre de dents sur le pignon avant et sur le pignon arrière. Une simple division te permet d’obtenir... le chiffre que tu viens juste de noter.
A présent, mesure le périmètre de ta roue arrière. Ensuite, choisis une vitesse dont tu calcules toi-même le braquet. La question à laquelle tu dois répondre est donc la suivante: combien de mètres mon
vélo parcourt-il lorsque mes pédales font un tour complet?
Nombre de rotations de la roue arrière:
Nombre de dents à l’avant (chiffre 1):
Nombre de dents à l’arrière (chiffre 2):
Chiffre 1 divisé par chiffre 2:
Rayon de la roue:
Diamètre de la roue:
Périmètre de la roue:
Braquet du dérailleur:
A chaque coup de pédale, j’avance de mètres.
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