Activités d'Investigation Professionnelle
Levage de moteur par chèvre d'atelier, élingage de poutrelle métallique et serrage dynamométrique.
Levage Sécurisé d'un Moteur par une Chèvre d'Atelier
Situation Professionnelle
Un mécanicien automobile doit sortir un bloc moteur de masse $m = 180\text{ kg}$ du compartiment moteur à l'aide d'une grue d'atelier (chèvre). La sangle de levage en textile supporte une tension maximale admissible $F_{\text{max}} = 2000\text{ N}$. On prend $g = 9{,}81\text{ N/kg}$.
Travail à réaliser
1. Calcul du Poids (Compétence Réaliser) : Calculer le poids $P$ du moteur en Newtons à l'aide de la formule $P = m \times g$.
2. Les 4 Caractéristiques (Compétence S'approprier) : Remplir le tableau des 4 caractéristiques du vecteur poids $\vec{P}$ (Point d'application, Direction, Sens, Valeur).
3. Validation de Sécurité (Compétence Valider) : Comparer le poids du moteur $P$ à la capacité maximale de la sangle $F_{\text{max}} = 2000\text{ N}$. La sangle permet-elle de lever le moteur en toute sécurité ?
Voir le corrigé de l'Activité 1
1. $P = m \times g = 180 \times 9{,}81 = \mathbf{1765{,}8\text{ N}}$.
2. Point d'application : Centre de gravité G du moteur | Direction : Verticale | Sens : Vers le bas | Intensité : $1765{,}8\text{ N}$.
3. Comme $1765{,}8\text{ N} < 2000\text{ N}$, le poids du moteur est inférieur à la charge maximale autorisée par la sangle. Le levage est sécurisé.
Élingage & Levage d'une Poutrelle en Acier
Situation Professionnelle
Sur un chantier de structure métallique, un métallier utilise un palan pour hisser une poutrelle en I (IPE) de masse $m = 450\text{ kg}$. On prend $g = 10\text{ N/kg}$.
Travail à réaliser
1. Poids de la Poutrelle (Compétence Réaliser) : Calculer le poids $P$ en Newtons de la poutrelle.
2. Représentation Vectorielle (Compétence Réaliser) : Calculer la longueur en cm de la flèche représentant le vecteur $\vec{P}$ à l'échelle $1\text{ cm} = 1000\text{ N}$.
3. Choix du Câble de Palan (Compétence Valider) : Le fabricant du palan préconise un coefficient de sécurité de 2 (le câble doit supporter au moins $2 \times P$). Quelle résistance minimale en Newtons doit posséder le câble ?
Voir le corrigé de l'Activité 2
1. $P = m \times g = 450 \times 10 = \mathbf{4500\text{ N}}$.
2. Longueur de la flèche = $\frac{4500}{1000} = \mathbf{4{,}5\text{ cm}}$ (tracée verticalement vers le bas depuis le centre de gravité G).
3. Résistance minimale = $2 \times 4500\text{ N} = \mathbf{9000\text{ N}}$.
Contrôle du Serrage à la Clé Dynamométrique
Situation Professionnelle
Un électricien industriel raccorde les barres de cuivre dans une armoire électrique de forte puissance. Pour éviter un faux contact (échauffement d'arc électrique) ou la casse des goujons, la notice impose une force de serrage $F = 150\text{ N}$ contrôlée avec une clé dynamométrique.
Questions & Réglage Métier
1. Principe Physique (Compétence S'approprier) : Sur quel principe physique repose le fonctionnement d'un dynamomètre ou d'une clé dynamométrique ?
2. Équivalence en Masse Suspendue (Compétence Analyser) : À quelle masse suspendue $m$ en kg correspond une force de $150\text{ N}$ ($m = P/g$ avec $g = 10\text{ N/kg}$) ?
3. Conséquence Professionnelle (Compétence Valider) : Expliquer les 2 risques d'un serrage non contrôlé (trop faible ou trop fort) en électricité.
Voir le corrigé de l'Activité 3
1. L'allongement ou la compression d'un ressort élastique calibré proportionnel à la force appliquée (loi de Hooke).
2. $m = \frac{150}{10} = \mathbf{15\text{ kg}}$.
3. Serrage trop faible $\implies$ résistance de contact élevée, échauffement et risque d'incendie. Serrage trop fort $\implies$ déformation ou rupture du filetage de la vis.