Domaine 03
Cinématique
Comment bougent les mécanismes : engrenages, bielles et cames
La cinématique décrit le mouvement : positions, trajectoires et vitesses. Elle montre comment un mouvement peut être transformé en un autre.
Ce que vous allez apprendre
- Comment les engrenages modifient la vitesse et le sens de rotation
- Comment un rapport de transmission échange de la vitesse contre de la force
- Comment des systèmes articulés transforment une rotation en mouvement de va-et-vient
- Comment suivre la trajectoire d’un point en mouvement
Exemples d’expériences
-
Faites engrener une petite roue dentée avec une grande et comptez les tours de chacune.
-
Construisez un système bielle-manivelle et regardez le piston bouger.
-
Modifiez la longueur d’une bielle et observez comment sa trajectoire change.
Ce que vous pouvez construire
-
Un réducteur à engrenages pour un treuil lent et puissant
-
Un piston entraîné par une manivelle
-
Un mécanisme d’essuie-glace
Ces exemples montrent le type de travail propre à ce domaine. Les leçons publiées peuvent différer.
Essayer un petit modèle
Ces petits modèles fonctionnent directement dans votre navigateur et continuent de fonctionner hors ligne une fois la page chargée. Ce sont des modèles pédagogiques simplifiés, et non le moteur de simulation de MEKALUMI.
Astuce : faites glisser la roue de gauche pour la tourner à la main.
Train d’engrenages
Modifiez le nombre de dents de chaque roue dentée. Observez comment la vitesse et la force de rotation changent.
- Rapport de transmission
- 1 : 2
- Vitesse de sortie
- 15 tr/min · 2 fois plus lentement
- Force de rotation
- × 2
- Sens de rotation
- Inverse de celui du moteur
Quand une petite roue dentée entraîne une grande, la grande tourne plus lentement, mais avec plus de force. Les treuils, les vélos et les horloges utilisent cette idée.
Modèle : engrenages idéaux, sans frottement ni glissement. Vitesse du moteur : 30 tr/min.
Ce que la simulation simplifie
- La cinématique étudie le mouvement, souvent sans se demander quelles forces le provoquent.
- On suppose que les pièces s’assemblent parfaitement, sans espace ni jeu.
Toute simulation simplifie la réalité. Comprendre ces simplifications fait partie de l’apprentissage de l’ingénierie.
Liens avec les matières scolaires
Mathématiques (géométrie et proportions), physique, design et technologie
Liens avec les autres domaines
La cinématique s’appuie sur la mécanique et est essentielle à la robotique.
Bon à savoir
Sur un vélo, la chaîne et les pignons de différentes tailles échangent de la vitesse contre de la force quand vous montez une côte.