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MONTAGE DU DISQUE DE NEWTON
Gamme de fabrication et d’assemblage
SCIENCE & TECHNOLOGIE
COLLÈGE REGINA ASSUMPTA
2010-2011
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Gamme de fabrication
Conçue par : Pascale Lapointe, technicienne en travaux pratiques
Suzanne Legault, enseignante Science & Technologie
Dernières mises à jour et modifications:
Pascale Lapointe, janvier 2011
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Cahier des charges destiné à la conception d’un appareil de Newton
La fonction globale de l’appareil de Newton est de permettre une
rotation rapide des sept couleurs de l’arc-en-ciel afin que l’œil humain les confonde et perçoive du blanc.
Au regard du MILIEU TECHNIQUE l’appareil devra :
Être mis en marche par un circuit électrique;
Être alimenté par une source de 9 volts;
Posséder une vitesse de rotation assez élevée pour que l’œil humain confonde les couleurs entre elles;
Permettre l’apparition de blanc : la proportion de chaque couleur
n’est donc pas laissée au hasard.
Au regard du MILIEU HUMAIN l’appareil devra être :
Sécuritaire : tous les matériaux doivent être fixés solidement;
Attrayant; il ne faut donc pas oublier l’importance de l’esthétique tout au long de sa construction;
Peu bruyant ; il devra être bien assemblé afin que la vibration soit
réduite au minimum.
Au regard du MILIEU PHYSIQUE l’appareil devra:
Avoir les sept couleurs de l’arc-en-ciel sur un disque possédant un diamètre de 64 mm;
Permettre la rotation des sept couleurs en même temps;
Être fabriqué avec des matériaux résistants.
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Au regard du MILIEU INDUSTRIEL l’appareil devra être :
Entièrement réalisé par des élèves qui n’ont pas obligatoirement de connaissances technologiques ou de techniques particulières;
Réalisé à l’aide d’outils de base : colle chaude, tournevis, marteau, équerre, etc.;
Facilement démontable pour permettre sa réparation, son rangement
ou son nettoyage.
Au regard du MILIEU ENVIRONNEMENTAL l’appareil devra être :
Alimenté par une pile rechargeable;
Réalisé à l’aide de matériaux préférablement biodégradable (bois) ou
du moins recyclable (plastique).
Au regard du MILIEU ÉCONOMIQUE l’appareil devra :
Être conçu à partir de matériaux peu coûteux;
Être assemblé de façon rigoureuse afin d’éviter les erreurs et ainsi
utiliser du matériel supplémentaire.
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RÈGLES DE SÉCURITÉ EN ATELIER
L’organisation générale d’un atelier doit permettre à tous ceux et celles qui y
travaillent d’y être en toute sécurité. Chacun est responsable de veiller à ce
que les règles de sécurité soient respectées. Cela demande de la
collaboration et un esprit d’équipe. Chaque personne doit, évidemment,
penser à sa propre sécurité mais aussi demeurer soucieuse de celle de ses
collègues. C’est une question de GROS BON SENS!
Dans un atelier, on doit toujours:
Porter un sarrau. Il doit être attaché correctement;
Attacher les cheveux longs;
Garder le labo propre et exempt d’objets sur le plancher;
Utiliser l’instrument approprié pour le travail à exécuter;
Débrancher tout appareil électrique après usage (en tirant sur la fiche et
non le fil);
Porter des lunettes de sécurité EN TOUT TEMPS;
Bien fixer les pièces à travailler;
Ranger les matériaux et outils aux endroits appropriés;
Nettoyer le labo à la fin de la période;
Demeurer vigilant, concentré sur son travail et attentif aux gestes de nos
collègues;
Cesser toute activité lorsque l’enseignant ou la technicienne clignote les
lumières.
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Dans un atelier, il est strictement interdit de:
Courir, se tirailler, crier ou produire des bruits inutiles, boire et manger;
Pousser ou déranger un collègue;
Porter des bijoux;
Mettre des objets dans sa bouche;
Vérifier le tranchant d’une lame sur le pouce;
Pénétrer dans l’aire de travail occupé par un collègue;
D’utiliser un outil ou un instrument endommagé;
D’utiliser un outil ou instrument si on ne l’a jamais manipulé auparavant
(demander au prof ou à la technicienne);
Changer les lames de scies, couteaux et forets de perceuses (demander au
prof ou à la technicienne);
Poser la main devant la lame d’un outil;
Un seul avertissement de comportement sera toléré; les élèves
qui ne respecteront pas ces consignes se verront exemptés du
laboratoire.
N’oubliez jamais que les règles de sécurité en atelier, c’est une question de
GROS BON SENS!
FAITES PREUVE DE JUGEMENT!!!!
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Période 1
N° Opérations Croquis /
Illustrations Matériel
1. Mesurage et traçage
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
À l’aide d’un crayon à mine, aligner les coins
du socle, tracer deux droites diagonales afin
de déterminer la droite centrale du socle.
Sur cette droite centrale, faire une croix au
crayon à mine à 10 mm, à 100 mm et à 115
mm en partant du bord frontal (côté disque).
En partant de chacun des bords latéraux,
tracer, à l’aide d’une équerre combinée, une
droite à 10 mm de part et d’autre du socle.
En se référant au plan ci-haut, tracer les
autres trous en les marquant d’une croix.
Attention à la précision.
En se référant au plan plus bas, numéroter
les croix.
Fixer le poteau dans un étau.
Sous le poteau, tracer un «X» afin de
déterminer le centre du goujon.
Avant de poursuivre, faire vérifier le travail
par l’enseignant(e) ou la technicienne.
Crayon à mine
Équerre
Étau
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Période 2
N° Opérations Croquis /
Illustrations Matériel
2. Perçage du poteau et du socle
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
À l’aide d’un pointeau et d’un marteau,
pointer un petit trou délicatement au centre
des croix tracées sur le socle aux étapes
précédentes.
Pour les étapes 2.2 à 2.5, demander
l’assistance de l’enseignant(e) ou de la
technicienne. Placer le poteau sur la
perceuse à colonne de façon à faire un trou
à 20mm d’une des deux extrémités. Cette
mesure est prise à l’aide d’un gabarit de
perçage fournit par la technicienne.
Percer la croix numéro «2». À cette étape,
utiliser le foret Ø5,5 mm.
Fixer correctement le socle dans un étau et
percer les six croix numéro «1» à l’aide d’une
perceuse électrique. Utiliser le foret d’un
diamètre de Ø3 mm.
Marquer à l’aide d’un crayon à mine 2 trous
du support à piles en le plaçant au bon
endroit.
Percer ces 2 marques à l’aide de la perceuse
à colonne. À cette étape, utiliser un foret
Ø1.5 mm.
Pointeau
Marteau
Perceuse à
colonne
Foret Ø4,5mm
Gabarit
Foret Ø5,5mm
Gabarit
Étau
Foret Ø3mm
Perceuse
électrique
Crayon à mine
Perceuse à
colonne
Foret
Ø1.5mm
Gabarit
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Période 3
N° Opération Croquis /
Illustrations Matériel
3. Fixation du poteau, du moteur, de
l’interrupteur et du support à piles
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
Placer le poteau dans un étau et pointer très
légèrement au centre du «X» tracé à l’étape
1.7.
Fixer le socle dans un étau de façon à voir le
dessous vers soi et l’emplacement du poteau
vers le haut.
En utilisant la vis #5, Ø6X20 et le tournevis
Robertson, visser le poteau sur le socle de
façon à ce qu’il soit d’équerre.
Fixer l’interrupteur; au besoin, utiliser des
pinces non coupantes.
Fixer le support à piles sous le socle à l’aide
du tournevis Phillips et des deux petites vis
restante (Ø4 X 6).
Coller le support à moteur au bon endroit.
Avant de poursuivre, faire vérifier le travail
par l’enseignant(e) ou la technicienne.
Étau
Pointeau
Marteau
Étau
Vis Ø5X18
Tournevis
Robertson
Pinces non-
coupantes
Tournevis
Phillips
Vis Ø4 X 6
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Période 4
N° Opérations Croquis /
Illustrations Matériel
4. Préparation du circuit électrique
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
Insérer la poulie du moteur sur son axe.
Positionner le moteur dans son support.
Insérer la pile 9 volts dans le support à
piles.
Relier le fil rouge du support à piles à la
borne positive du moteur.
Relier le fil noir du support à piles à une
borne de l’interrupteur.
Évaluer la longueur de fil nécessaire pour
relier la borne négative du moteur à l’autre
borne de l’interrupteur.
Dénuder les extrémités du fil (environ 10
mm) à l’aide d’une pince à dénuder.
Les extrémités dénudées doivent être
enroulées autour des bornes de contacts sur
lesquelles elles seront soudées.
Vérifier si le moteur tourne en sens horaire.
Si ce n’est pas le cas, trouver une solution.
*Attention : Ne pas dénuder les fils rouge et noir du support à piles!
Pile 9V
Ruban à
mesurer /
règle
Pinces à
dénuder
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Périodes 5, 6 et 7
N° Opérations Croquis /
Illustrations Matériel
5. Soudure des contacts
5.1
À cette étape, demander l’assistance de
l’enseignant(e) ou de la technicienne.
Procéder aux soudures en suivant les
explications fournies.
Fer à
souder
Soudure
Ø0.8 mm
6. Fixation du disque, des roues et du système
de poulies
6.1
6.2
6.3
Coller le disque blanc sur la roue.
Faire passer le boulon à travers le disque, le
poteau et la poulie. Insérer l’écrou à l’autre
extrémité du boulon.
Fixer l’appareil dans un étau et visser les 4
vis restantes à travers le socle dans chaque
trou des pattes en caoutchouc.
Colle en
bâton
Ciseaux
Tournevis
Robertson
Étau
Tournevis
Robertson
Vis
7. Détermination de la vitesse de rotation du
disque
7.1
Déterminer la courroie qui convient le mieux
pour contrôler la vitesse de rotation du
moteur.
Courroie
(élastique)
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Plan de traçage #1:
Étapes 1.1 à 1.4
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Plan de traçage #2 :
Numérotation des croix de perçage à l’étape 1.5
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Projection de profil
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Machines-outils utilisés Outils nécessaires
Fer à souder
Perceuse à colonne
Perceuse électrique
Fusil à colle chaude
Crayon à mine
Règle
Lunettes de sécurité
Équerres variées (combinées, de menuisier)
Étau, serres variées
Ruban à mesurer
Gabarits de perçage
Pointeau
Marteau
Forets Ø1.5mm, Ø3mm, Ø4.5mm, Ø5.5mm,
Tournevis Robertson
Tournevis Phillips
Soudure Ø0.8mm
Fil AWG - 20
Pinces à dénuder
Râpe
Colle en bâton, colle chaude
Matériaux reçus par équipe de deux
Photo 1 Support à disque
Support à moteur
Moteur
Disque de carton
Support à piles
Poulie
Fil
Photo 2
Interrupteur
1 Vis mécanique (avec écrou)
Ø8 X 40
Poulie à moteur
4 pattes
2 Vis Ø4 X 6
1 Vis#5, Ø6 X 20
4 Vis#6, Ø7 X 25
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Détails des matériaux
Qté Désignation Matériau Détails des matériaux
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
4
1
Support à moteur
Support à piles
Support à disque
Interrupteur
Moteur
Poteau
Socle
Vis mécanique
Vis #5
Vis
Vis #6
Disque
Soudure
Fil
Plastique
Plastique
MDF
Plastique
9 V
17000rpm
Tilleul
Tilleul
Acier plaqué
Zinc
Zinc
Zinc
carton
25 X 25
30 X 55
Ø 52 X 6
30 X 18 X 5
Axe Ø 2
Ø 20 X 100
50 X 15,3 X 6
Ø8 X 45
Ø 6 X 20
Ø4 X 6
Ø7 X 25
Ø 63
Ø 0.08
AWG - 20 (Ø 0.8)