{"id":7909,"date":"2021-05-03T11:53:39","date_gmt":"2021-05-03T09:53:39","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.espe-bretagne.fr\/prodm1vannes\/?p=7909"},"modified":"2022-04-29T09:26:40","modified_gmt":"2022-04-29T07:26:40","slug":"faire-un-moulin","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.espe-bretagne.fr\/prodm1vannes\/faire-un-moulin\/","title":{"rendered":"Faire un moulin au cycle 3"},"content":{"rendered":"

Pr\u00e9sentation de l’objet<\/strong><\/p>\n

Notre moulin fait 20 cm de haut, avec des pales de 30 cm de diam\u00e8tre. Nous avons choisi de faire des pales sur le mod\u00e8le des moulins pour enfant, c’est-\u00e0-dire par pliage. Il est constitu\u00e9 de carton fin (bo\u00eete de carton alimentaire), de carton \u00e9pais (du type carton de d\u00e9m\u00e9nagement), de colle chaude, de b\u00e2tons de coton-tige et enfin de roulement \u00e0 billes provenant d’un ancien skate. Il poss\u00e8de une base carr\u00e9e de 15 cm de c\u00f4t\u00e9. Le mouvement rotatif des pales est transmis par un engrenage, compos\u00e9 d’une roue dent\u00e9e verticale et d’une autre horizontale. La premi\u00e8re est fix\u00e9e sur l’axe soutenant les pales, alors que la seconde est coll\u00e9e sur un axe parcourant verticalement le moulin du plafond jusqu’\u00e0 la meule dormante. Ces deux axes sont support\u00e9s par des roulements \u00e0 bille. Les meules mouvantes sont debout, pour que celles-ci aient plus de facilit\u00e9 \u00e0 tourner. Le toit qui soutient la roue dent\u00e9e horizontale est en carton \u00e9pais pour pas qu’il se plie sous le poids du roulement \u00e0 billes et de la roue dent\u00e9e .<\/p>\n

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Concepts scientifiques abord\u00e9s lors du projet
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Une des pi\u00e8ces essentielles de l\u2019objet est la roue \u00e0 vent. Cette partie du m\u00e9canisme est la plus visible car elle est bien expos\u00e9e \u00e0 la vue et parce qu’elle est tr\u00e8s grande par rapport \u00e0 l’ensemble du moulin. C’est la partie la plus importante de cette machine, car c’est le capteur de vent et le premier maillon de la cha\u00eene de transmission de mouvement. Sa fonction principale est de transformer la force du vent. Toujours face au vent, la surface de l’\u00e9cran re\u00e7oit toutes les rafales de vent. L’\u00e9olienne forme une croix \u00e0 plusieurs bras, g\u00e9n\u00e9ralement en nombre \u00e9gal, c’est la tradition qu’il voulait avoir de l’\u00e9quilibre. Habituellement \u00e0 quatre bras, il y en a aussi avec six et m\u00eame huit bras.<\/p>\n

Le m\u00e9canisme est compliqu\u00e9 car il faut transformer un mouvement de rotation verticale en un mouvement de rotation horizontale. Pour cela, plusieurs pi\u00e8ces sont n\u00e9cessaires.<\/p>\n

Le long de l’axe de la roue, est fix\u00e9e une grande roue en bois arm\u00e9e de dents:\u00a0 c’est le rouet. Cette roue dent\u00e9e est le lien le plus compliqu\u00e9 et le plus \u00e9labor\u00e9 de tout le syst\u00e8me de transmission de mouvement. Depuis l\u2019invention de la fonderie, cette pi\u00e8ce est g\u00e9n\u00e9ralement en fonte. Le rouet est g\u00e9n\u00e9ralement renforc\u00e9 du c\u00f4t\u00e9 oppos\u00e9 aux dents. Les dents sont nomm\u00e9es \u201calluchons\u201d. Le centre du m\u00e9canisme de transmission est le point de contact entre les deux engrenages. C’est une articulation vuln\u00e9rable en raison des forces impliqu\u00e9es et de la nature des surfaces qui se frottent les unes contre les autres. Les dents, mieux appel\u00e9es ici les alluchons, sont les parties qui traversent et transmettent la plus grande concentration d’effort.<\/p>\n

Ensuite nous trouvons le pignon. C’est la partie la plus puissante de tout le syst\u00e8me de transmission de mouvement et elle subit la pire m\u00e9thode de traitement. Le pignon doit en effet r\u00e9sister \u00e0 l’impact violent du vent, et il doit le faire souvent et pendant longtemps. Cette roue est tr\u00e8s petite par rapport \u00e0 la taille du rouet. Il est plac\u00e9 horizontalement sous l’arbre principal. Son axe est vertical et se situe exactement au centre g\u00e9om\u00e9trique du cercle form\u00e9 par le chemin de sommeil. Par cons\u00e9quent, lorsque le meunier fait tourner le moulin pour l’orienter dans le vent, le rouet et l’arbre principal tournent \u00e9galement ensemble. Il est essentiel que ce mouvement de rotation autour de l’arbre de pignon n’affecte en rien le contact entre les deux engrenages.<\/p>\n

Une pi\u00e8ce indispensable pour la moulange est le gros fer de meule. C’est la liaison rigide entre la lanterne et la meule mobile. Il s’agit d’une tige solide en m\u00e9tal, en fer ou en acier de section carr\u00e9e en position verticale, dont l’extr\u00e9mit\u00e9 sup\u00e9rieure est int\u00e9gr\u00e9e au pignon et le traverse. Le fond du gros fer de meule s’ins\u00e8re dans l’anille, morceau de m\u00e9tal attach\u00e9 \u00e0 la roue mobile et qui sert \u00e0 contr\u00f4ler son mouvement de rotation. L’anille, la meule mouvante et la balance sont transport\u00e9es par le petit fer de la meule.<\/p>\n

Il faut d\u00e9sormais se pencher sur l\u2019aspect physique du fonctionnement d\u2019un moulin \u00e0 vent.<\/p>\n

Le vent est le mouvement de l\u2019air. Le mouvement de la roue est engendr\u00e9 par la pression du vent sur les ailes. Cette pression peut se calculer avec la formule suivante: p = A x v\u00b2. P est la pression, A la surface sur laquelle le vent souffle et v la vitesse de ce vent. Cette pression du vent sur les ailes cr\u00e9e alors une \u00e9nergie car on constate une relation unissant force, b\u00e9n\u00e9fice et vitesse. L\u2019\u00e9nergie E se calcule avec : A x v3 x t. Autrement dit, l\u2019\u00e9nergie est \u00e9gale au produit de la surface sur laquelle le vent souffle par la sa vitesse du vent au cube ainsi que le temps durant lequel celui-ci souffle. Lors de la transmission du mouvement de la premi\u00e8re roue dent\u00e9e \u00e0 la deuxi\u00e8me, on observe une perte d\u2019\u00e9nergie due aux frottement des dents. Cependant dans notre objet, cette perte d\u2019\u00e9nergie sera moindre (inobservable) \u00e9tant donn\u00e9 que les deux roues sont de la m\u00eame taille.<\/p>\n

Pour r\u00e9sumer, le vent, en soufflant sur les pales va enclencher une rotation de ces derni\u00e8res qui vont elles-m\u00eames faire tourner l\u2019axe. Au bout de cet axe se situe la premi\u00e8re roue dent\u00e9e. Cette roue dent\u00e9e va donc tourner et va permettre d\u2019actionner via le frottement des dents la seconde roue se trouvant perpendiculaire \u00e0 la premi\u00e8re. C\u2019est \u00e0 ce moment que s\u2019op\u00e8re la translation de la rotation verticale \u00e0 la rotation horizontale. La deuxi\u00e8me roue va entra\u00eener la rotation de son axe qui, au bout, permet au roulement \u00e0 bille de tourner \u00e0 son tour.<\/p>\n

Transf\u00e9rabilit\u00e9<\/strong><\/p>\n

Sachant que la fabrication doit tout de m\u00eame \u00eatre minutieuse, alors elle peut \u00eatre propos\u00e9e \u00e0 des \u00e9l\u00e8ves de cycle 3. De plus, le travail sur les \u00e9nergies se fait lors du cycle 3. Ce projet permet aussi de pratiquer des\u00a0 d\u00e9marches scientifiques et technologiques, car les \u00e9l\u00e8ves devront r\u00e9pondre \u00e0 une question g\u00e9n\u00e9rale sur l’\u00e9nergie et les transmissions n\u00e9cessaires pour cr\u00e9er ce moulin.<\/p>\n

Il permet aussi d’observer et de d\u00e9crire diff\u00e9rents types de mouvements pr\u00e9sents sur cet objet technique.<\/p>\n

De plus, en cycle 3, les \u00e9l\u00e8ves apprennent \u00e0 utiliser des instruments de g\u00e9om\u00e9trie. Donc gr\u00e2ce \u00e0 ce type de construction, les \u00e9l\u00e8ves pourront utiliser ces outils de fa\u00e7on concr\u00e8te.<\/p>\n