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Conception d'un objet technique : le cerf-volant

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Introduction :

Nous avons maintenant toutes les clés en main pour concevoir un objet technique. Dans ce cours, nous allons nous intéresser tout particulièrement au cerf-volant.
Nous commencerons par mettre en application ce que nous avons appris en définissant les fonctions du cerf-volant et son principe de fonctionnement. Ainsi, nous pourrons établir les contraintes à respecter pour la fabrication et préciser le choix des matériaux que l’on doit utiliser. Cette étape nous permettra de réaliser un cahier des charges.

Fonctions du cerf-volant

Fonction d’usage

Pour connaître la fonction d’usage du cerf-volant, nous nous posons la question suivante :
« À quoi sert un cerf-volant ? ».

  • Un cerf-volant sert à s’amuser avec le vent.

Fonctions d’estime

La fonction d’estime renvoie aux goûts de l’utilisateur, ici un enfant, et on se demande si l’objet nous plaît et pourquoi.

  • Le cerf-volant est joli et simple à réaliser.
  • Son impact environnemental est faible.
  • Il coûte peu cher.

Fonctions et solutions techniques

Avant d’identifier les fonctions et solutions techniques du cerf-volant, voici un schéma simplifié détaillant les parties qui nous intéressent :

un cerf-volant

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Rappel

Nous savons que l’ensemble des fonctions techniques permettent de réaliser la fonction d’usage de l’objet.

Pour le cerf-volant la fonction d’usage – s’amuser – est réalisée par deux fonctions techniques principales, elles-mêmes assurées par des solutions techniques :

Fonction technique Solution technique
Le cerf-volant vole grâce à la portance (force exercée par le vent). Le cerf-volant se maintient et se stabilise.
La portance est assurée par la voilure et l’armature. Le maintien et la stabilité sont assurées par la ligne, la bride et la queue.

Voici un schéma, simplifié, des fonctions de notre cerf-volant :

fonctions d’un cerf-volant

Principe de fonctionnement : vol et stabilisation

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Rappel

Donner le principe de fonctionnement d’un objet technique, c’est décrire, dans l’ordre, l’ensemble des actions exécutées qui lui permettent de réaliser ses fonctions techniques, et donc sa fonction d’usage.

Le cerf-volant s’élève et se maintient en l’air grâce aux forces qu’exerce le vent (portance) sur sa voilure.
La bride, fixée à la voilure, relie le cerf-volant à la ligne. Elle nous permet de maintenir le cerf-volant en vol. De plus, la bride et la queue nous permettent de la stabiliser.
Mais comment faire voler un cerf-volant ?

  • Le pilote doit se placer dos au vent.
  • Il déroule ensuite le fil lorsque le cerf-volant commence à être emporté par le vent.
  • Tout en se déplaçant, il tire la ligne afin de créer une pression pour que le cerf-volant s’élève.
  • Enfin, le pilote détend petit à petit la ligne quand le cerf-volant se trouve à environ 10 mètres d’altitude.

étape pour faire voler un cerf-volant

Contraintes et choix des matériaux

Nous venons de définir les fonctions du cerf-volant, maintenant il nous faut rédiger un cahier des charges pour choisir la forme et les matériaux à utiliser pour la fabrication de notre cerf-volant.

Cahier des charges

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Définition

Cahier des charges :

Un cahier des charges est un document écrit qui définit les besoins et les contraintes que l’on doit respecter lors de la réalisation du projet.

Voici le cahier des charges de notre cerf-volant :

cahier des charges de notre cerf-volant

Choix de la forme

Le cerf-volant peut se présenter sous différentes formes. Dans notre cahier des charges, nous avons défini que la fabrication doit être simple et rapide.

  • Nous allons donc créer un cerf-volant géométrique.
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À retenir

Un cerf-volant géométrique est un quadrilatère qui possède 2 côtés consécutifs de même longueur et 2 autres côtés également de même longueur. Il a un axe de symétrie.

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Choix des matériaux

Maintenant que nous avons défini la forme de notre cerf-volant, listons les matériaux à choisir pour le fabriquer en fonction des besoins auxquels il répond.

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Astuce

Le FSC, Conseil de Soutien de la Forêt, est un label environnemental qui garantit la gestion durable des forêts en s’assurant que la production de bois respecte certaines procédures car le papier est polluant à produire.

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Rappel

Les matériaux organiques sont issus d’animaux ou de végétaux.

Nous utilisons principalement des matériaux organiques car ils sont très légers et résistants, contrairement aux matériaux métalliques qui sont assez lourds, ou aux matériaux composites qui sont en général très polluants. En effet, les matériaux organiques, et en particulier le papier, peuvent se recycler.

Par exemple, pour l’armature, nous utilisons des tiges de bambou au lieu d’un fil de fer (matériau métallique) car il se déforme et n’est pas assez solide. De plus, pour la ligne nous prenons une ficelle de cuisine au lieu d’une tige de fer car ce matériau est lourd mais surtout dangereux.