Une fonction, plusieurs principes

L'essentiel

Pour chauffer de l'eau, une bouilloire électrique, une casserole sur la gazinière et un chauffe-eau solaire font le même travail — c'est la même fonction technique — mais pas de la même manière : un fil chauffé par le courant, un gaz qui brûle, la chaleur du soleil. Ces « manières » sont des principes techniques, et la pièce qui les réalise (la résistance, le brûleur, le capteur solaire) est la solution technique. Comparer les principes, c'est peser ce que chacun apporte (rapidité, énergie, endroit où il marche).

Deux mots servent ensuite à ranger les objets : une famille d'OST réunit tous les objets qui répondent au même besoin, quel que soit leur principe (pour s'éclairer : bougie, ampoule à filament, lampe à LED) ; une lignée d'OST suit, à l'intérieur d'une famille, un même principe qui se perfectionne au fil du temps (les téléphones à manivelle, à cadran, à touches).

Comprendre

Quand on analyse un objet technique, trois mots servent à décrire comment il fait son travail. La FONCTION TECHNIQUE, c'est ce qu'une partie de l'objet doit faire pour que l'objet rende son service : chauffer l'eau, serrer, freiner. Le PRINCIPE TECHNIQUE, c'est le moyen, le phénomène que l'on utilise pour obtenir cette fonction : pour chauffer l'eau, on peut faire passer un courant électrique dans un fil qui chauffe (la bouilloire), brûler un gaz sous une casserole (la gazinière) ou capter la chaleur du soleil (le chauffe-eau solaire).

La SOLUTION TECHNIQUE, enfin, c'est le constituant réellement choisi, la pièce que l'on peut montrer du doigt : la résistance de la bouilloire, le brûleur de la gazinière, le capteur du chauffe-eau solaire. Le programme de technologie de 2024 demande, en 5e, de « Comparer des principes techniques pour une même fonction technique » : on met les principes côte à côte et l'on regarde ce que chacun apporte et ce qu'il coûte. La résistance et la flamme chauffent vite, mais la première a besoin d'une prise et la seconde de gaz ; le soleil est gratuit, mais il chauffe lentement et seulement là où il brille.

Aucun principe n'est le meilleur partout : on choisit selon le besoin. Ces mots permettent ensuite de ranger les objets. Une FAMILLE d'OST réunit tous les objets qui répondent au MÊME besoin, quel que soit leur principe technique ; on y distingue les objets par leurs principes différents : pour s'éclairer, la bougie (la cire brûle), l'ampoule à filament (un fil chauffé par le courant) et la lampe à LED (une puce électronique qui s'allume) forment une famille.

Une LIGNÉE d'OST suit, à l'intérieur d'une famille, un MÊME principe technique qui se perfectionne au fil du temps : les téléphones à manivelle, à cadran, puis à touches, où la voix voyage toujours dans un fil, forment une lignée. Le programme nomme ces mots (« La fonction technique, le principe technique » ; « La famille et la lignée d’OST ») sans les définir : les définitions ci-dessus sont celles des manuels, et ce sont les mêmes que tu retrouveras en 3e.

Le cours

En 5e, on apprend qu'un même travail peut être fait de plusieurs manières, et que comparer ces manières est le premier pas pour comprendre pourquoi un objet est fait comme il est. Prenons un travail simple : chauffer de l'eau. Une bouilloire électrique le fait ; une casserole posée sur une gazinière le fait ; un chauffe-eau solaire le fait aussi.

Ces trois objets ont la même FONCTION TECHNIQUE. Une fonction technique, c'est ce qu'une partie de l'objet doit faire pour que l'objet rende son service : chauffer l'eau, serrer une pièce, freiner une roue. Elle répond à la question « que doit faire l'objet, à l'intérieur ? ».

Mais les trois objets n'obtiennent pas cette fonction de la même manière. Dans la bouilloire, un courant électrique traverse un fil de métal qui chauffe et transmet sa chaleur à l'eau. Sous la casserole, un gaz brûle : c'est la flamme qui chauffe le fond de la casserole.

Dans le chauffe-eau solaire, le rayonnement du soleil chauffe un panneau sombre dans lequel circule l'eau. Ces trois « manières » sont trois PRINCIPES TECHNIQUES. Un principe technique, c'est le moyen, le phénomène que l'on utilise pour obtenir la fonction technique ; il répond à la question « par quel moyen ? ».

Reste à nommer la pièce qui réalise le principe : la résistance électrique de la bouilloire, le brûleur de la gazinière, le capteur du chauffe-eau. C'est la SOLUTION TECHNIQUE : le constituant réellement choisi, que l'on peut montrer du doigt ; elle répond à la question « avec quelle pièce ? ». Retiens l'ordre : la fonction technique dit QUOI, le principe technique dit COMMENT, la solution technique dit AVEC QUOI.

Le programme de technologie de 2024 demande en 5e de « Comparer des principes techniques pour une même fonction technique ». Comparer, c'est mettre les principes côte à côte et regarder, pour chacun, ce qu'il apporte et ce qu'il coûte. La résistance chauffe vite et proprement, mais il faut une prise de courant.

La flamme chauffe vite aussi, mais il faut du gaz, et elle demande de la prudence. Le soleil est gratuit et ne pollue pas, mais il chauffe lentement et seulement quand il brille. Aucun principe n'est le meilleur partout : le bon principe dépend du besoin, de l'endroit et de l'énergie dont on dispose.

Tu peux refaire le même exercice avec la fonction technique « serrer » : une pince à linge serre grâce à un ressort qui pousse ses deux mâchoires, un serre-joint serre grâce à une vis qui avance ; la pince est rapide et se manœuvre d'une main, mais elle serre peu ; le serre-joint est plus long à visser, mais il serre très fort. Ces mots permettent enfin de ranger les objets qui nous entourent. Une FAMILLE d'OST réunit tous les objets qui répondent au MÊME besoin, quel que soit leur principe technique ; on y distingue les objets par leurs principes différents : pour s'éclairer, la bougie (la cire brûle), l'ampoule à filament (un fil chauffé par le courant) et la lampe à LED (une puce électronique qui s'allume) forment une famille.

Une LIGNÉE d'OST suit, à l'intérieur d'une famille, un MÊME principe technique qui se perfectionne au fil du temps : les téléphones à manivelle, puis à cadran, puis à touches, où la voix voyage toujours dans un fil électrique, forment une lignée. La famille regarde côte à côte, la lignée regarde dans le temps. Un dernier mot d'honnêteté : le programme nomme ces notions (« La fonction technique, le principe technique » ; « La famille et la lignée d’OST ») mais ne les définit pas.

Les définitions de ce cours sont celles des manuels et des professeurs, et ce sont exactement celles que tu retrouveras en 3e, quand tu compareras des solutions techniques dans un cahier des charges.

Les erreurs fréquentes

Changer de principe technique, c'est changer de fonction technique : une bouilloire et une casserole sur le gaz ne font pas la même chose.

Si : elles ont la même fonction technique, chauffer l'eau. Ce qui change, c'est le principe technique (un fil chauffé par le courant / un gaz qui brûle) et la solution technique (la résistance / le brûleur). La fonction dit QUOI, le principe dit COMMENT.

Confondre le principe technique et la solution technique : « le principe de la bouilloire, c'est la résistance ».

La résistance est la solution technique, la pièce que l'on peut montrer du doigt. Le principe technique, c'est le moyen qu'elle utilise : faire passer un courant électrique dans un fil qui chauffe. Une autre pièce pourrait réaliser le même principe.

Une famille et une lignée d'OST, c'est pareil : des objets qui se ressemblent.

Non. Une famille réunit tous les objets qui répondent au même besoin, quel que soit leur principe (bougie, ampoule à filament, lampe à LED) ; une lignée suit, à l'intérieur d'une famille, un MÊME principe qui se perfectionne au fil du temps (téléphones à manivelle, à cadran, à touches). La famille regarde côte à côte, la lignée regarde dans le temps.

Tu maîtrises la notion si…

• Distinguer, sur un exemple (chauffer l'eau, serrer), la fonction technique (ce que l'objet doit faire), le principe technique (par quel moyen) et la solution technique (avec quelle pièce).
• Comparer deux principes techniques pour une même fonction technique en donnant, pour chacun, un avantage et un inconvénient.
• Distinguer une famille d'OST (même besoin, quel que soit le principe) d'une lignée d'OST (même principe perfectionné dans le temps) et en donner un exemple de chaque.

Vérifie que tu as compris

1. Une bouilloire électrique et une casserole posée sur une gazinière chauffent toutes les deux de l'eau. Laquelle de ces phrases est juste ?

   Réponse Elles ont la même fonction technique (chauffer l'eau), mais pas le même principe technique : un fil chauffé par le courant d'un côté, un gaz qui brûle de l'autre

   La fonction technique dit ce que l'objet doit faire : ici, chauffer l'eau, pour les deux. Le principe technique dit par quel moyen : dans la bouilloire, un courant électrique traverse un fil qui chauffe ; sous la casserole, un gaz brûle et sa flamme chauffe le fond. Les solutions techniques (la résistance, le brûleur) sont donc deux pièces différentes. Comparer ces principes, c'est ce que demande le programme de 5e : la résistance et la flamme sont rapides, mais l'une a besoin d'une prise et l'autre de gaz.

2. Une pince à linge serre grâce à un ressort, un serre-joint serre grâce à une vis. Dans cette phrase, que sont « le ressort » et « la vis » ?

   Réponse Deux solutions techniques : les pièces réellement choisies pour réaliser la même fonction technique, serrer

   La fonction technique commune est « serrer ». Le principe technique de la pince est un ressort qui pousse ses deux mâchoires ; celui du serre-joint est une vis qui avance et bloque la pièce. Le ressort et la vis sont les solutions techniques : les constituants que l'on peut montrer du doigt. Retiens l'ordre : la fonction dit quoi, le principe dit comment, la solution dit avec quelle pièce. Et chaque principe a son avantage : le ressort est rapide mais serre peu, la vis est plus lente mais serre très fort.

3. D'un côté : la bougie, l'ampoule à filament et la lampe à LED. De l'autre : les téléphones à manivelle, à cadran, puis à touches. Comment nommer ces deux groupes d'objets ?

   Réponse Le premier est une famille d'OST (même besoin, quel que soit le principe) ; le second est une lignée d'OST (même principe, perfectionné au fil du temps)

   Pour s'éclairer, la bougie (la cire brûle), l'ampoule à filament (un fil chauffé par le courant) et la lampe à LED (une puce électronique qui s'allume) répondent au même besoin, chacune par son principe : c'est une famille d'OST, même si ces objets sont apparus à des époques différentes. Les téléphones à manivelle, à cadran, puis à touches gardent le même principe (la voix voyage dans un fil électrique) et le perfectionnent : à l'intérieur de la famille des téléphones, c'est une lignée d'OST. Ce n'est pas l'ordre dans le temps qui fait la lignée, c'est le principe conservé.