Convertir & transmettre l'énergie
Ce chapitre se travaille en 3 notions. Chacune a sa page : une scène qui la montre en mouvement, l'idée à retenir, et les quatre étapes pour la maîtriser — de « reconnaître » à « transférer ».
Ce que tu apprends dans ce chapitre
- Convertir l’énergieUn moteur reçoit de l’électricité… et son axe se met à tourner. Où est passée l’électricité ? Elle a changé de forme.
Convertir, c'est changer la sorte d'énergie. Un constituant reçoit une forme d'énergie et en ressort une autre. Un moteur reçoit de l'électricité et donne du mouvement : la forme n'est plus la même à l'entrée et à la…
- Transmettre le mouvementLa batterie stocke l’énergie, le moteur la met en mouvement… mais comment ce mouvement arrive-t-il jusqu’à la roue ? Il est transmis, roue après roue.
Transmettre un mouvement, c'est l'amener d'une pièce à une autre sans en changer la sorte : ce qui tourne continue de tourner, c'est seulement conduit plus loin et la vitesse peut changer. Les engrenages, les courroies et les…
- Pertes & rendementTouche une lampe allumée : elle chauffe. Cette chaleur, ce n’est pas de la lumière — c’est de l’énergie perdue. Aucun objet ne convertit sans perte.
Quand un objet transforme de l'énergie, une partie ressort utile (ce qu'on veut) et une partie est perdue, surtout en chaleur. Le rendement dit quelle part de l'énergie reçue devient vraiment utile : plus il est grand, moins…
Ce que tu dois savoir faire
À la fin de ce chapitre, voici ce que tu dois être capable de faire. Chaque ligne est un objectif du programme — retrouve-le dans la notion qui le travaille.
- Identifier, sur un objet technique, les constituants de sa chaîne d'énergie et la fonction de chacun (alimenter, stocker, distribuer, convertir, transmettre).
- Décrire le trajet de l'énergie dans un objet technique, de la source jusqu'à l'effecteur qui réalise l'action.
- Décrire la fonction Convertir comme le changement de forme de l'énergie réalisé par un constituant (énergie d'entrée → énergie de sortie).
- Relier un convertisseur courant (moteur, lampe, radiateur, génératrice, vérin) à la forme d'énergie qu'il reçoit et à celle qu'il fournit.
- Identifier le moteur électrique comme le constituant qui convertit l'énergie électrique en énergie de mouvement (rotation).
- Décrire la conversion d'énergie d'un moteur électrique : énergie électrique → énergie cinétique (+ énergie thermique perdue).
- Identifier la lampe comme le constituant qui convertit l'énergie électrique en énergie lumineuse.
- Décrire la conversion d'énergie d'une lampe : énergie électrique → énergie lumineuse (+ énergie thermique perdue).
- Identifier le radiateur (résistance chauffante) comme le constituant qui convertit l'énergie électrique en énergie thermique.
- Décrire la conversion d'énergie d'un radiateur électrique : énergie électrique → énergie thermique (chaleur), entièrement utile.
- Décrire la génératrice comme le constituant qui convertit l'énergie de mouvement en énergie électrique.
- Relier la génératrice au moteur électrique en montrant qu'elles réalisent des conversions inverses l'une de l'autre.
- Identifier le vérin comme le constituant qui convertit l'énergie d'un fluide sous pression (air ou huile) en énergie de mouvement de translation.
- Décrire la conversion d'énergie d'un vérin : énergie de pression d'un fluide → énergie de mouvement (tige qui sort ou rentre en ligne droite).
- Décrire la batterie comme le constituant qui stocke l'énergie sous forme chimique puis la restitue sous forme électrique quand l'objet en a besoin.
- Relier le rôle de la batterie (fonction Stocker) à l'autonomie d'un objet technique mobile (vélo électrique, téléphone, voiture électrique).
- Décrire la fonction Transmettre comme le transfert d'un mouvement d'une pièce à une autre sans en changer la nature (engrenages, courroies, chaînes).
- Relier la taille des roues d'un système de transmission à l'effet obtenu sur la vitesse de rotation (petite vers grande = ralentir ; grande vers petite = accélérer).
- Décrire la fonction Transformer le mouvement comme le changement de nature d'un mouvement (rotation ↔ translation) par un mécanisme adapté.
- Relier un mécanisme (pignon-crémaillère, vis-écrou, bielle-manivelle) au type de transformation de mouvement qu'il réalise.
- Expliquer qu'un convertisseur fournit une énergie utile mais perd toujours une partie de l'énergie reçue, le plus souvent sous forme de chaleur.
- Relier le rendement — l'« efficacité énergétique » du programme — à la part d'énergie utile par rapport à l'énergie reçue (un meilleur rendement = moins de pertes).
- Identifier la grandeur énergétique mesurée, son unité et l'appareil qui la mesure (tension en volt au voltmètre, intensité en ampère à l'ampèremètre, puissance en watt, énergie en joule ou kilowattheure) — repère de 4ᵉ : « Choisir les appareils de mesure à utiliser pour mesurer une performance d'un OST à partir d'un protocole donné ».
- Interpréter une mesure relevée sur un objet technique (multimètre, étiquette énergie) pour caractériser son fonctionnement énergétique.
- Proposer un protocole permettant de vérifier l’origine d’un dysfonctionnement : des tests écrits dans l'ordre du trajet de l'énergie (batterie, gâchette, moteur, transmission d'une perceuse-visseuse sans fil), et ce que chaque résultat permet de conclure.
- Remplacer une pièce défectueuse sans protocole fourni (la pièce de remplacement étant fournie) : écrire et justifier l'ordre des étapes — couper l'alimentation, repérer, démonter, vérifier la pièce fournie, monter et rebrancher, remonter, tester.
- Comparer différentes sources d’énergie pour choisir la plus adaptée : un tableau qui confronte les sources possibles (secteur, piles jetables, batterie rechargeable, petit panneau photovoltaïque) sur les mêmes critères tirés de l'usage de l'objet (disponibilité et déplacements, puissance demandée, autonomie, masse, coût à l'achat et à l'usage, déchets, source renouvelable).
- Argumenter le choix de la source la plus adaptée : éliminer les sources qui ne respectent pas une exigence de l'usage, départager les autres, justifier critère par critère, et expliquer pourquoi la plus puissante n'est pas forcément la plus adaptée (robot roulant de la classe : batterie rechargeable ; bras robotisé vissé près d'une prise : secteur).
Les autres notions de ce chapitre
Elles sont travaillées dans Azulma (cours, quiz, entraînement) ; leur scène arrive.
La chaîne d'énergie : constituants et fonctionsLe moteur électriqueLa lampeLe radiateur (résistance chauffante)La génératriceLe vérinLa batterie : stocker l'énergieTransformer le mouvementMesurer une grandeur énergétiqueTrouver l'origine d'une panne et remplacer la pièceComparer des sources d'énergie pour choisir la plus adaptée
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