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Un élève conçoit un petit chariot motorisé. Le cahier des charges demande qu'il parcoure 2 m en 10 s au maximum. Le modèle numérique prévoit 8 s. Sur le prototype, le chariot met 9 s, puis 9,4 s, puis 8,6 s. Valide-t-on le critère ?
On calcule la moyenne des essais : (9 + 9,4 + 8,6) ÷ 3 = 27 ÷ 3 = 9 s. Cette valeur est inférieure à 10 s : le critère du cahier des charges est respecté, le prototype est validé sur cette fonction. L'écart avec le modèle (9 s mesurées contre 8 s prévues, soit 1 s de plus) s'explique par les frottements des roues que le modèle simplifié ne prenait pas en compte.
Un support de téléphone imprimé en 3D doit avoir une épaisseur de 12 mm avec une tolérance de ± 0,5 mm. Au pied à coulisse, on mesure 11,2 mm sur le prototype. Que conclure et que faire ?
La plage acceptée va de 12 − 0,5 = 11,5 mm à 12 + 0,5 = 12,5 mm. La mesure de 11,2 mm est en dehors de cette plage (écart de 0,8 mm, supérieur à 0,5 mm) : le critère n'est pas respecté et le prototype n'est pas validé pour cette dimension. On cherche la cause, par exemple un mauvais réglage de l'imprimante ou une dimension erronée dans le fichier du modèle numérique, on corrige, on réimprime puis on mesure à nouveau.
Explique la différence entre un modèle et un prototype, et dis pourquoi on a besoin des deux pour valider un objet technique.
Le modèle est une représentation simplifiée utilisée pour prévoir le comportement ; le prototype est l'objet réellement fabriqué sur lequel on mesure.
Le modèle permet d'anticiper et de comparer des solutions à faible coût, mais il simplifie la réalité. Le prototype révèle les écarts réels (frottements, jeux, défauts de fabrication). Les deux sont complémentaires : le modèle prévoit, la mesure sur le prototype confirme ou infirme.
Un prototype de porte automatique doit s'ouvrir en moins de 3 s. Trois essais donnent 2,8 s, 3,1 s et 3,4 s. Calcule la moyenne et conclus sur la validation.
Moyenne = (2,8 + 3,1 + 3,4) ÷ 3 = 9,3 ÷ 3 = 3,1 s. Cette valeur dépasse 3 s : le critère n'est pas respecté, le prototype n'est pas validé.
Le calcul de la moyenne donne 3,1 s, supérieure à la limite de 3 s. Même si un essai (2,8 s) est conforme, la conclusion repose sur l'ensemble des essais. Il faut chercher une cause (moteur trop lent, frottement du rail), modifier puis retester.
Le modèle numérique d'un pont en carton prévoit qu'il supporte 5 kg, mais le prototype casse à 3 kg. Propose deux causes possibles de cet écart et une action à mener.
Causes possibles : collage ou assemblage imparfait, carton moins résistant que prévu dans le modèle. Action : renforcer l'assemblage ou modifier la structure, puis refaire le test.
Le modèle suppose des matériaux et des assemblages parfaits, ce qui n'est pas le cas du prototype réel. L'écart (3 kg au lieu de 5 kg) montre que la solution ne respecte pas le critère : on identifie la cause probable, on modifie la réalisation et on mesure de nouveau pour valider.
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