Les structures et mécanismes

01La structure porte l'objet

La structure d'un objet technique est la partie qui lui donne sa forme et qui supporte les efforts (le poids, les chocs, les charges) sans se déformer ni se casser. Le cadre d'un vélo, la carcasse d'un immeuble ou le châssis d'une voiture sont des structures : ils doivent être suffisamment solides pour résister aux contraintes qu'ils subissent au quotidien. Une structure peut être plus ou moins résistante selon sa forme : un triangle, par exemple, est une forme indéformable, alors qu'un carré simple se déforme facilement si on ne le renforce pas.

02Les mécanismes transmettent le mouvement

Un mécanisme est un ensemble de pièces qui travaillent ensemble pour transmettre ou transformer un mouvement d'un endroit à un autre de l'objet. Sur un vélo, le mécanisme pédalier-chaîne-roue transmet le mouvement de rotation des pédales jusqu'à la roue arrière, ce qui fait avancer le vélo. Un mouvement peut être de deux types principaux : la rotation, quand une pièce tourne autour d'un axe (une roue, une manivelle), et la translation, quand une pièce se déplace en ligne droite (un tiroir qui coulisse, un ascenseur qui monte). Certains mécanismes transforment même un type de mouvement en un autre : la manivelle d'un taille-crayon transforme un mouvement de rotation de la main en un mouvement qui fait tourner la lame.

03Exemple concret : le système bielle-manivelle

Le système bielle-manivelle est un mécanisme très utilisé qui transforme un mouvement de rotation en un mouvement de translation, ou inversement. On le retrouve par exemple dans certains jouets mécaniques ou dans le moteur d'une voiture : la rotation du vilebrequin (la manivelle) est reliée par une pièce appelée bielle à un piston qui, lui, se déplace en translation dans un cylindre. À l'inverse, dans une machine à coudre à pédale ancienne, c'est le mouvement de va-et-vient du pied (translation) qui est transformé en rotation de la roue qui entraîne l'aiguille. Ce type de mécanisme montre bien qu'un même dispositif peut transformer un mouvement dans un sens comme dans l'autre.

04Méthode : identifier un mécanisme sur un objet réel

1. Repère les pièces en mouvement sur l'objet observé, et note lesquelles sont reliées entre elles.
2. Observe le type de mouvement de chaque pièce : tourne-t-elle sur elle-même (rotation) ou se déplace-t-elle en ligne droite (translation) ?
3. Conclus sur la fonction du mécanisme : transmet-il le mouvement tel quel, ou le transforme-t-il d'un type en un autre ?

05Erreurs fréquentes

• ✗ Confondre rotation (une pièce tourne autour d'un axe) et translation (une pièce se déplace en ligne droite).
• ✗ Croire que la structure d'un objet sert à le faire bouger : c'est le rôle du mécanisme, pas de la structure.
• ✗ Penser qu'un mécanisme ne peut que transmettre un mouvement, alors que certains le transforment (rotation ↔ translation).