Soutien au niveau SL. Cible de première évaluation 2027 ; retour du cahier des charges actuel et du guide public 403 ; les cahiers des charges SL/HL 2016 sont historiques. Le reste du guide, des exigences d'évaluation et pratiques conservent leurs statuts enregistrés.
Prérequis : lisez les quantités et unités indiquées, utilisez l'arithmétique et les conditions du modèle ci-dessous. Chaque leçon développe sa propre méthode avant un transfert autonome.
Ce sont des exemples pédagogiques originaux ou explicitement fictifs, pas des mesures réelles ni des enquêtes évaluées achevées par des apprenants.
2.2
Modèles, matériaux et prototypage itératif
Qu'est-ce qui expliquerait cette observation ?
Un prototype en carton peut révéler l'atteinte et l'agencement sans prouver que le matériau final est suffisamment solide. Différents modèles répondent à des questions différentes.
Commencez par une prédiction. Énoncez les quantités ou caractéristiques que vous compareriez, puis décidez quels éléments de preuve pourraient distinguer deux explications.
Construire le modèle
Un modèle représente des caractéristiques sélectionnées d'une conception. Un prototype facilite les tests avant ou pendant le développement. Le choix du matériau dépend des propriétés mécaniques, de la fabrication, des conditions d'utilisation et des options en fin de vie.
prototype : Une version en développement utilisée pour tester une solution ; itération : Révision guidée par des preuves et des tests répétés.
Choisir des preuves capables de le tester
Indiquez ce que chaque modèle inclut et exclut. Comparez les tests avec la même charge, géométrie et conditions. L'itération signifie utiliser des preuves pour réviser une solution et tester cette révision par rapport aux critères de succès initiaux.
Réalisez un modèle à faible risque selon les règles de l'atelier scolaire. Enregistrez les dimensions, le matériau, le procédé et la méthode de test. Utilisez des photographies, des mesures et les retours utilisateurs comme preuves. Les machines et les tests de charge nécessitent la supervision d'un enseignant et des dispositifs de protection approuvés.
Travailler à partir de quantités connues
Énoncez les valeurs connues et leurs unités. Choisissez la relation dont les hypothèses s'adaptent à ce cas, puis réarrangez-la avant de substituer les valeurs.
Connu : un prototype de poutre fléchit 8 mm sous une charge donnée ; une révision fléchit 5 mm dans les mêmes conditions. Réduction = (8-5)/8×100 = 37.5%. Le résultat soutient une rigidité accrue lors de ce test, mais ne constitue pas une preuve de toutes les propriétés de résistance ou de fatigue.
Exemple :
La déflexion passe de 10 mm à 6 mm sous des conditions égales. Trouvez la réduction en pourcentage. Utilisez la même séquence : quantités connues → modèle → relation → substitution → unité et interprétation.
Vérifier la conclusion et ses limites
La rigidité est la résistance à la déformation élastique ; la résistance concerne la contrainte de rupture. Un modèle visuellement fidèle ne doit pas nécessairement reproduire le comportement du matériau.
Revenez à l'observation initiale. Expliquez ce que le résultat soutient, quelles conditions il suppose, et une manière de tester une explication concurrente.
Avertissement :
Un modèle attrayant prouve la sécurité mécanique du produit final. Cette affirmation est fausse : La rigidité est la résistance à la déformation élastique ; la résistance concerne la contrainte de rupture. Un modèle visuellement fidèle ne doit pas nécessairement reproduire le comportement du matériau.
Clé :
Modèles, matériaux et prototypage itératif : Indiquez ce que chaque modèle inclut et exclut. Comparez les tests avec la même charge, géométrie et conditions. L'itération signifie utiliser des preuves pour réviser une solution et tester cette révision par rapport aux critères de succès initiaux.
Fabrication : tolérances, variations et inspection
Qu'est-ce qui expliquerait cette observation ?
Deux pièces peuvent chacune correspondre à un dessin nominal tout en échouant à s'assembler si la variation autorisée n'a pas été considérée. La fabrication produit une gamme de dimensions.
Commencez par une prédiction. Énoncez les quantités ou caractéristiques que vous compareriez, puis décidez quels éléments de preuve pourraient distinguer deux explications.
Construire le modèle
Une tolérance spécifie une plage dimensionnelle autorisée autour ou à côté d'une valeur nominale. La précision concerne la cohérence de mesures répétées ou de production, tandis que la justesse (exactitude) concerne l'accord avec une référence. Le choix du procédé doit prendre en compte le matériau, la géométrie, la quantité, la finition de surface, les déchets et la variation réalisable plutôt que l'apparence seule.
tolérance : La plage de variation autorisée dans une dimension spécifiée ; dégagement : L'espace dimensionnel entre des pièces assemblées selon le modèle énoncé.
Choisir des preuves capables de le tester
Pour un modèle de dégagement au cas extrême, soustrayez l'arbre le plus grand du trou le plus petit pour un dégagement minimum, et l'arbre le plus petit du trou le plus grand pour un dégagement maximum. Le calcul suppose les limites dimensionnelles énoncées et une géométrie idéale. La forme, l'alignement, la température et l'incertitude de mesure peuvent affecter l'assemblage réel.
Utilisez des modèles fabriqués en sécurité à l'école ou un jeu de données de dimensions fourni. Spécifiez les unités, valeurs nominales et limites avant de tester. Mesurez avec un instrument calibré approprié aux positions convenues, enregistrez chaque résultat et classez-le selon la plage spécifiée. Conservez les pièces rejetées et expliquez si le problème concerne les limites de conception, la variation du processus ou la méthode de mesure.
Travailler à partir de quantités connues
Énoncez les valeurs connues et leurs unités. Choisissez la relation dont les hypothèses s'adaptent à ce cas, puis réarrangez-la avant de substituer les valeurs.
Données connues : un trou est 10.0±0.2 mm, donnant 9.8–10.2 mm ; un axe est 9.5±0.1 mm, donnant 9.4–9.6 mm. Le jeu minimum est 9.8−9.6=0.2 mm et le maximum est 10.2−9.4=0.8 mm. Ce modèle prédit un jeu positif sur toute la plage des limites déclarées. Il ne garantit pas la résistance mécanique ni l'adéquation pour une application critique pour la sécurité.
Exemple :
Un trou varie de 12.0 à 12.4 mm et un axe de 11.5 à 11.8 mm. Calculez le jeu minimum. Suivez la même séquence : quantités connues → modèle → relation → substitution → unité et interprétation.
Vérifier la conclusion et ses limites
Une tolérance plus serrée peut augmenter les coûts, le temps d'inspection et les déchets, sans nécessairement améliorer le résultat pour l'utilisateur. Un instrument de mesure avec un affichage fin ne possède pas automatiquement la précision requise pour valider une pièce proche de sa limite.
Revenez à l'observation initiale. Expliquez ce que le résultat soutient, quelles conditions il suppose, et une manière de tester une explication concurrente.
Avertissement :
Un affichage d'instrument plus fin garantit une inspection dimensionnelle suffisamment précise. Cette affirmation est fausse : Une tolérance plus serrée peut augmenter les coûts, le temps d'inspection et les déchets, sans nécessairement améliorer le résultat pour l'utilisateur. Un instrument de mesure avec un affichage fin ne possède pas automatiquement la précision requise pour valider une pièce proche de sa limite.
Clé :
Fabrication : tolérances, variations et inspection : Pour un modèle de jeu au cas le plus défavorable, soustrayez l'axe le plus grand du trou le plus petit pour le jeu minimum, et l'axe le plus petit du trou le plus grand pour le jeu maximum. Le calcul suppose les limites dimensionnelles déclarées et une géométrie idéale. La forme, l'alignement, la température et l'incertitude de mesure peuvent affecter le montage réel.
