Section 4 Matériaux

Manuel, p. 472 à 474
4.1 Les contraintes
STE
ATS
DA TE :
contraintes
plastique
contraintes
élastique
.
disparaissent et que l’objet peut reprendre sa forme
.
disparaissent et que l’objet reste déformé, on parle
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
,
Synergie • UT S4 • Corrigé
C3
6
Synergie • Univers technologique • Concept 4.1
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
6. Quel type de contrainte doit-on appliquer à un arc pour le bander ?
Pour bander un arc, on y applique une contrainte en flexion.
chaque choc.
Il s’agit d’une déformation élastique, car la toile retrouve sa forme initiale après
déformation élastique ou plastique ? Justifiez votre réponse.
5. Lors des exercices, la toile d’un trampoline se déforme sous le poids de l’athlète. S’agit-il d’une
différente de celle qu’elle avait avant l’accident.
Il s’agit d’une déformation plastique, car la forme finale de la carrosserie est
élastique ou plastique ? Justifiez votre réponse.
4. À la suite d’un accident, la carrosserie d’une voiture s’est abîmée. S’agit-il d’une déformation
Il s’agit d’une contrainte en traction.
masses. Quel est, dans ce cas, le type de contrainte imposé par les masses suspendues ?
3. Certains dynamomètres possèdent des ressorts auxquels il est possible de suspendre des
La contrainte appliquée sur les branches est une contrainte en cisaillement.
contrainte appliquent-ils sur les branches ?
2. Les jardiniers utilisent des sécateurs pour tailler les branches de leurs arbustes. Quel type de
.
au-delà duquel un matériau peut être
« seuil de résistance »
contrainte
endommagé se nomme
f) Le seuil limite de
forces
e) Une contrainte en torsion apparaît dans un matériau soumis à deux
rotation
qui produisent des mouvements de
de sens opposés.
initiale, on parle de déformation
d) Lorsque les
de déformation
.
C O R R I G ÉGROUPE :
DA TE :
UT 4.1
2/2
Fiche SAVOIRS
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
identiques.
Synergie • Univers technologique • Concept 4.1
7
b) La déformation est-elle plastique ou élastique ? Justifiez votre réponse.
La déformation est plastique, car les formes finale et initiale du métal ne sont pas
a) Quel est le type de contrainte appliqué au matériau ?
C’est une contrainte en compression.
Figure 1 La schématisation du procédé de laminage des métaux.
comme les métaux. Pour ce faire, le métal passe entre deux cylindres qui tournent dans des
sens opposés, comme le montre la figure 1.
6. Le laminage est un procédé technologique qui sert à réduire l’épaisseur de certains matériaux
NOM :
15:04
c) Lorsque les
lorsqu’il
1/2
compression
déformer
UT 4.1
Fiche SAVOIRS
24/02/09
traction
b) Les cinq principaux types de contraintes sont la
, la
torsion
flexion
cisaillement
la
, la
et le
a) Une contrainte correspond à la tendance d’un matériau à se
forces
est soumis à une ou à plusieurs
externes.
ST
C O R R I G ÉGROUPE :
1. Complétez les phrases suivantes.
É
CONCEPT
NOM :
4381G-Concepts_UTS4-Corr_2
Page 3
C6
DA TE :
UT 4.2
ST
ATS
Manuel, p. 475 et 476
STE
Synergie • UT S4 • Corrigé
fragile
aux
ductile
.
, tandis qu’un matériau qui tend
chocs
1938
1940
1942
1945
1960
Repentigny
Louiseville
Beloeil
Rosemère
Roberval
2
3
4
5
7
3
Résilience à –20 °C (J)
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
présente la plus faible résilience (2 J).
Synergie • Univers technologique • Concepts 4.2 à 4.5
17
Le pont de Repentigny présente la plus grande résilience (7 j). Le pont de Roberval
Quel pont présente : la plus grande résilience à ⫺20 °C ? la plus faible résilience à ⫺20 °C ?
1902
Année de construction
Richmond
Municipalité
Les valeurs de la résilience (à ⴚ20 °C) des aciers des ponts de quelques municipalités du Québec
liste des valeurs de la résilience à ⫺20 °C des aciers de quelques ponts du Québec.
4. Dans son bulletin d’information technique publié en février 2000, Transports Québec dresse la
La propriété qui caractérise la fonte est la fragilité.
ustensiles fabriqués à l’aide de ce matériau ont la particularité de se casser assez facilement.
Quelle propriété caractérise cet alliage ?
3. La fonte est un alliage de fer (Fe) qui contient une grande concentration de carbone (C). Les
2. Quelle propriété de l’aluminium (Al) permet son utilisation sous forme de feuilles ?
C’est la malléabilité de l’aluminium (Al) qui permet sa transformation en feuilles.
à se déformer de façon permanente est qualifié de
f) Un matériau qui se rompt est dit
résister
comme le bois de chêne se caractérisent par
à la flexion.
e) La résilience est la capacité qu’a un matériau de
résistance
organiques
puis de retrouver sa
à la
.
DA TE :
UT 4.3
ATS
Manuel, p. 477 à 484
STE
métaux
et des alliages
organiques
non ferreux
.
.
matériaux composites
.
Matières plastiques
Métaux, matières plastiques
Matières plastiques (polycarbonate [PC])
Tuyauterie de cuisines et de salles de bain
CD et DVD
18
Synergie • Univers technologique • Concepts 4.2 à 4.5
.
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
soie, quant à elle, est une fibre organique produite par les vers à soie.
qu’une matière plastique faisant partie du sous-groupe des thermoplastiques. La
4. Quelle est la différence entre les fibres textiles en nylon et celles en soie ?
Le nylon est le nom sous lequel on connaît le polyamide (PA), qui n’est rien d’autre
d’une grande dureté.
3. Le ciment ne sèche pas : vrai ou faux ?
Vrai. Le ciment ne sèche pas, mais il réagit avec l’eau pour former une céramique
Céramiques, matériaux organiques, matières plastiques
Couverts utilisés dans la restauration rapide
Métaux, matériaux organiques, matières plastiques
Matériaux organiques, matières plastiques
Matériaux
Les objets manufacturés et leurs matériaux correspondants
Isolants électriques
Outils
Vêtements
Objets
des objets manufacturés énumérés.
2. Remplissez le tableau suivant en nommant les matériaux les plus utilisés dans la fabrication
propriétés mécaniques
.
sont produits en combinant au moins deux matériaux
différents afin d’obtenir un troisième matériau possédant de nouvelles et meilleures
f) Les
e) Le verre, la porcelaine et la brique appartiennent à la catégorie des
céramiques
d) Les matières plastiques peuvent être regroupées en trois catégories : les
thermoplastiques , les thermodurcissables et les
élastomères
c) Le bois, le papier, le cuir et le coton sont des matériaux
catégorie des
le nickel (Ni), le plomb (Pb), le tungstène (W), le laiton et le bronze appartiennent à la
b) L’aluminium (Al), le cuivre (Cu), le titane (Ti), le zinc (Zn), le magnésium (Mg), le chrome (Cr),
a) Le fer (Fe), la fonte, l’acier inoxydable, l’acier rapide, l’acier doux et le fer blanc font partie
fer
ferreux
de la catégorie du
et des alliages
.
1. Complétez les phrases suivantes.
ST
1/1
Fiche SAVOIRS
15:04
une bonne
d) Certains matériaux
déformer
résister
matériaux
É
C O R R I G ÉGROUPE :
4.3 Les types de matériaux et leurs propriétés
NOM :
24/02/09
c) Un matériau élastique est capable de se
forme
initiale.
b) La dureté est la capacité d’un matériau de
pénétration
d’un autre matériau.
a) Les propriétés mécaniques des matériaux indiquent comment les
contraintes
se comportent en présence de
.
1/1
Fiche SAVOIRS
4.2 Les propriétés mécaniques des matériaux
1. Complétez les phrases suivantes.
É
CONCEPT
C O R R I G ÉGROUPE :
CONCEPT
NOM :
4381G-Concepts_UTS4-Corr_2
Page 6
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
C6
DA TE :
UT 4.2
ST
ATS
Manuel, p. 475 et 476
STE
Synergie • UT S4 • Corrigé
fragile
aux
ductile
.
, tandis qu’un matériau qui tend
chocs
1938
1940
1942
1945
1960
Repentigny
Louiseville
Beloeil
Rosemère
Roberval
2
3
4
5
7
3
Résilience à –20 °C (J)
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présente la plus faible résilience (2 J).
Synergie • Univers technologique • Concepts 4.2 à 4.5
17
Le pont de Repentigny présente la plus grande résilience (7 j). Le pont de Roberval
Quel pont présente : la plus grande résilience à ⫺20 °C ? la plus faible résilience à ⫺20 °C ?
1902
Année de construction
Richmond
Municipalité
Les valeurs de la résilience (à ⴚ20 °C) des aciers des ponts de quelques municipalités du Québec
liste des valeurs de la résilience à ⫺20 °C des aciers de quelques ponts du Québec.
4. Dans son bulletin d’information technique publié en février 2000, Transports Québec dresse la
La propriété qui caractérise la fonte est la fragilité.
ustensiles fabriqués à l’aide de ce matériau ont la particularité de se casser assez facilement.
Quelle propriété caractérise cet alliage ?
3. La fonte est un alliage de fer (Fe) qui contient une grande concentration de carbone (C). Les
2. Quelle propriété de l’aluminium (Al) permet son utilisation sous forme de feuilles ?
C’est la malléabilité de l’aluminium (Al) qui permet sa transformation en feuilles.
à se déformer de façon permanente est qualifié de
f) Un matériau qui se rompt est dit
résister
comme le bois de chêne se caractérisent par
à la flexion.
e) La résilience est la capacité qu’a un matériau de
résistance
organiques
puis de retrouver sa
à la
.
DA TE :
UT 4.3
ATS
Manuel, p. 477 à 484
STE
métaux
et des alliages
organiques
non ferreux
.
.
matériaux composites
.
Matières plastiques
Métaux, matières plastiques
Matières plastiques (polycarbonate [PC])
Tuyauterie de cuisines et de salles de bain
CD et DVD
18
Synergie • Univers technologique • Concepts 4.2 à 4.5
.
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
soie, quant à elle, est une fibre organique produite par les vers à soie.
qu’une matière plastique faisant partie du sous-groupe des thermoplastiques. La
4. Quelle est la différence entre les fibres textiles en nylon et celles en soie ?
Le nylon est le nom sous lequel on connaît le polyamide (PA), qui n’est rien d’autre
d’une grande dureté.
3. Le ciment ne sèche pas : vrai ou faux ?
Vrai. Le ciment ne sèche pas, mais il réagit avec l’eau pour former une céramique
Céramiques, matériaux organiques, matières plastiques
Couverts utilisés dans la restauration rapide
Métaux, matériaux organiques, matières plastiques
Matériaux organiques, matières plastiques
Matériaux
Les objets manufacturés et leurs matériaux correspondants
Isolants électriques
Outils
Vêtements
Objets
des objets manufacturés énumérés.
2. Remplissez le tableau suivant en nommant les matériaux les plus utilisés dans la fabrication
propriétés mécaniques
.
sont produits en combinant au moins deux matériaux
différents afin d’obtenir un troisième matériau possédant de nouvelles et meilleures
f) Les
e) Le verre, la porcelaine et la brique appartiennent à la catégorie des
céramiques
d) Les matières plastiques peuvent être regroupées en trois catégories : les
thermoplastiques , les thermodurcissables et les
élastomères
c) Le bois, le papier, le cuir et le coton sont des matériaux
catégorie des
le nickel (Ni), le plomb (Pb), le tungstène (W), le laiton et le bronze appartiennent à la
b) L’aluminium (Al), le cuivre (Cu), le titane (Ti), le zinc (Zn), le magnésium (Mg), le chrome (Cr),
a) Le fer (Fe), la fonte, l’acier inoxydable, l’acier rapide, l’acier doux et le fer blanc font partie
fer
ferreux
de la catégorie du
et des alliages
.
1. Complétez les phrases suivantes.
ST
1/1
Fiche SAVOIRS
15:04
une bonne
d) Certains matériaux
déformer
résister
matériaux
É
C O R R I G ÉGROUPE :
4.3 Les types de matériaux et leurs propriétés
NOM :
24/02/09
c) Un matériau élastique est capable de se
forme
initiale.
b) La dureté est la capacité d’un matériau de
pénétration
d’un autre matériau.
a) Les propriétés mécaniques des matériaux indiquent comment les
contraintes
se comportent en présence de
.
1/1
Fiche SAVOIRS
4.2 Les propriétés mécaniques des matériaux
1. Complétez les phrases suivantes.
É
CONCEPT
C O R R I G ÉGROUPE :
CONCEPT
NOM :
4381G-Concepts_UTS4-Corr_2
Page 6
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
DA TE :
UT 4.4
ST
ATS
Manuel, p. 485 et 486
STE
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
.
ATS
UT 4.5
.
refroidir
trempe
,
revenu
et la
Temps (min)
B
Synergie • UT S4 • Corrigé
C7
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
Synergie • Univers technologique • Concepts 4.2 à 4.5
absorbent le rayonnement ultraviolet (UV).
19
5. Comment protège-t-on les matières plastiques des effets néfastes du rayonnement ultraviolet (UV) ?
On protège les matières plastiques à l’aide de pigments de couleur qui bloquent ou
20
Synergie • Univers technologique • Concepts 4.2 à 4.5
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
c) Quel traitement se fait sur une plus longue durée ?
La durée du revenu est plus longue que celle de la trempe.
refroidissement.
b) Par quoi se caractérise la trempe ?
La trempe se caractérise par une haute température et une très grande vitesse de
jusqu’à la rupture du béton, ce qui laisse entrevoir les tiges d’acier qui s’oxydent
ensuite.
thermique d’alliages métalliques.
Figure 1 Un exemple de cycle de traitement
A
a) À quels traitements thermiques réfèrent les lettres A et B ?
La lettre A correspond à la trempe, alors que la lettre B est relative au revenu.
Répondez aux questions suivantes.
cycle de traitement thermique d’alliages métalliques.
3. Observez la figure 1 : elle montre un exemple de
trempes antérieures.
générées lors de la fabrication ou de la mise en forme et de supprimer les effets des
2. Dans quels buts soumet-on les alliages à un recuit ?
Le recuit a pour buts de diminuer la dureté, d’effacer les traces des contraintes
e) Le recuit est un traitement thermique qui est réalisé après le
trempe
.
température
très rapidement un alliage porté à de hautes
d) Le revenu est un traitement thermique qui se caractérise par une
basse
maximale plus
que celle de la trempe.
c) La trempe consiste à
températures
b) Les trois principaux traitements thermiques des alliages sont la
revenu
recuit
le
et le
.
mécaniques nouvelles.
1/1
Fiche SAVOIRS
a) Le traitement thermique des alliages est un procédé au cours duquel on fait varier la
température
propriétés
de ces matériaux pour leur donner des
STE
DA TE :
début, deviennent de plus en plus grandes avec le temps. La dégradation s’amplifie
Une des causes peut être l’effet du gel et du dégel. Les fissures, microscopiques au
Quelle est la cause de ce phénomène ?
4. L’armature métallique rouillée de certains vieux ponts en béton armé est nettement visible.
direct avec le métal, prévenant ainsi l’oxydation du métal.
Le produit forme un mince film protecteur qui empêche l’oxygène d’être en contact
avant de le remiser pour l’hiver ?
3. Pourquoi est-il recommandé de vaporiser le mobilier de jardin en métal d’un produit protecteur
des taux d’humidité élevés qui modifient fortement ses propriétés mécaniques.
certains microorganismes. Il peut aussi être sujet à des détériorations causées par
comme les insectes (termites, fourmis charpentières, etc.), les champignons ou
2. Qu’est-ce qui cause la dégradation du bois non traité ?
Le bois, un matériau organique, peut être dégradé par des organismes vivants
e) Les matières plastiques peuvent se dégrader sous l’effet du rayonnement
ultraviolet
additifs chimiques
ou en perdant leurs
.
qui est à l’origine de la corrosion
acides
d) Si elles sont soumises à l’action d’
ou de
bases
dégrader
fortes, les céramiques peuvent se
oxydation
Manuel, p. 487
1. Complétez les phrases suivantes.
É
C O R R I G ÉGROUPE :
4.5 Les traitements thermiques
NOM :
15:04
c) C’est la réaction chimique d’
métaux
des
.
peinture
b) Le bois peut être protégé à l’aide de la
, d’un traitement
thermique
chimique
ou d’un traitement
sous pression.
a) La dégradation des matériaux est un processus qui entraîne la modification de leurs
propriétés
environnement
par leur
.
1/1
Fiche SAVOIRS
4.4 La modification des propriétés des matériaux
1. Complétez les phrases suivantes.
É
CONCEPT
C O R R I G ÉGROUPE :
CONCEPT
NOM :
24/02/09
Température (°C)
4381G-Concepts_UTS4-Corr_2
Page 7
DA TE :
UT 4.4
ST
ATS
Manuel, p. 485 et 486
STE
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
.
ATS
UT 4.5
.
refroidir
trempe
,
revenu
et la
Temps (min)
B
Synergie • UT S4 • Corrigé
C7
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
Synergie • Univers technologique • Concepts 4.2 à 4.5
absorbent le rayonnement ultraviolet (UV).
19
5. Comment protège-t-on les matières plastiques des effets néfastes du rayonnement ultraviolet (UV) ?
On protège les matières plastiques à l’aide de pigments de couleur qui bloquent ou
20
Synergie • Univers technologique • Concepts 4.2 à 4.5
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
c) Quel traitement se fait sur une plus longue durée ?
La durée du revenu est plus longue que celle de la trempe.
refroidissement.
b) Par quoi se caractérise la trempe ?
La trempe se caractérise par une haute température et une très grande vitesse de
jusqu’à la rupture du béton, ce qui laisse entrevoir les tiges d’acier qui s’oxydent
ensuite.
thermique d’alliages métalliques.
Figure 1 Un exemple de cycle de traitement
A
a) À quels traitements thermiques réfèrent les lettres A et B ?
La lettre A correspond à la trempe, alors que la lettre B est relative au revenu.
Répondez aux questions suivantes.
cycle de traitement thermique d’alliages métalliques.
3. Observez la figure 1 : elle montre un exemple de
trempes antérieures.
générées lors de la fabrication ou de la mise en forme et de supprimer les effets des
2. Dans quels buts soumet-on les alliages à un recuit ?
Le recuit a pour buts de diminuer la dureté, d’effacer les traces des contraintes
e) Le recuit est un traitement thermique qui est réalisé après le
trempe
.
température
très rapidement un alliage porté à de hautes
d) Le revenu est un traitement thermique qui se caractérise par une
basse
maximale plus
que celle de la trempe.
c) La trempe consiste à
températures
b) Les trois principaux traitements thermiques des alliages sont la
revenu
recuit
le
et le
.
mécaniques nouvelles.
1/1
Fiche SAVOIRS
a) Le traitement thermique des alliages est un procédé au cours duquel on fait varier la
température
propriétés
de ces matériaux pour leur donner des
STE
DA TE :
début, deviennent de plus en plus grandes avec le temps. La dégradation s’amplifie
Une des causes peut être l’effet du gel et du dégel. Les fissures, microscopiques au
Quelle est la cause de ce phénomène ?
4. L’armature métallique rouillée de certains vieux ponts en béton armé est nettement visible.
direct avec le métal, prévenant ainsi l’oxydation du métal.
Le produit forme un mince film protecteur qui empêche l’oxygène d’être en contact
avant de le remiser pour l’hiver ?
3. Pourquoi est-il recommandé de vaporiser le mobilier de jardin en métal d’un produit protecteur
des taux d’humidité élevés qui modifient fortement ses propriétés mécaniques.
certains microorganismes. Il peut aussi être sujet à des détériorations causées par
comme les insectes (termites, fourmis charpentières, etc.), les champignons ou
2. Qu’est-ce qui cause la dégradation du bois non traité ?
Le bois, un matériau organique, peut être dégradé par des organismes vivants
e) Les matières plastiques peuvent se dégrader sous l’effet du rayonnement
ultraviolet
additifs chimiques
ou en perdant leurs
.
qui est à l’origine de la corrosion
acides
d) Si elles sont soumises à l’action d’
ou de
bases
dégrader
fortes, les céramiques peuvent se
oxydation
Manuel, p. 487
1. Complétez les phrases suivantes.
É
C O R R I G ÉGROUPE :
4.5 Les traitements thermiques
NOM :
15:04
c) C’est la réaction chimique d’
métaux
des
.
peinture
b) Le bois peut être protégé à l’aide de la
, d’un traitement
thermique
chimique
ou d’un traitement
sous pression.
a) La dégradation des matériaux est un processus qui entraîne la modification de leurs
propriétés
environnement
par leur
.
1/1
Fiche SAVOIRS
4.4 La modification des propriétés des matériaux
1. Complétez les phrases suivantes.
É
CONCEPT
C O R R I G ÉGROUPE :
CONCEPT
NOM :
24/02/09
Température (°C)
4381G-Concepts_UTS4-Corr_2
Page 7