Technologie
Classe de 3e, cycle 4
Représentation et prévision
Modèles et simulations
Cours
Modélisation et simulation des objets techniques
Objectif : comprendre comment on représente un objet (modèle) pour prévoir son comportement (simulation) avant de le fabriquer.
I – Modéliser : représenter un objet
Un modèle est une représentation simplifiée d'un objet réel, utilisée pour comprendre, communiquer et vérifier une solution.
- Modèle graphique : croquis, schéma, plan, diagramme.
- Modèle 3D : représentation numérique (CAO) d'une pièce ou d'un objet.
- Modèle logique : organisation / fonctionnement (algorithme, organigramme, chaîne d'information).
Exercice
Citer 2 types de modèles et donner un exemple pour chacun.
1)
2)
II – Modèle réel vs modèle numérique
Avant de fabriquer, on peut :
- faire une maquette (carton, impression 3D) pour tester l'ergonomie et la forme,
- faire un prototype fonctionnel,
- faire une simulation numérique (déformations, mouvements, énergie…).
| Ce qu'on veut vérifier | Exemple | Outil possible |
|---|---|---|
| Dimensions / encombrement | La pièce rentre-t-elle dans le boîtier ? | Plan / CAO |
| Solidité | Le support casse-t-il sous une charge ? | Simulation / essais |
| Mouvement | La roue tourne-t-elle sans frotter ? | Animation / assemblage |
| Consommation / autonomie | Combien de temps sur batterie ? | Calcul / simulation |
Attention : un modèle simplifie la réalité. Les résultats peuvent être différents dans la vraie vie (frottements, erreurs de mesure, matériaux…).
III – Simuler : prévoir le comportement
Une simulation permet de tester “virtuellement” une solution avant de fabriquer :
- choisir des paramètres (dimensions, matériaux, forces, vitesse…),
- lancer le calcul,
- analyser les résultats (déformation, température, trajectoire…).
Exercice
Dans une simulation, quelles données faut-il définir (au moins 3) ?
Exemples de simulations
- Mécanique : résistance d'une pièce, effort maximal.
- Thermique : échauffement d'un composant.
- Énergétique : autonomie, rendement.
- Automatisme : comportement d'un programme (capteur → actionneur).
IV – Valider et améliorer (itérations)
En technologie, on améliore souvent un objet par itérations :
- Modéliser
- Simuler / tester
- Corriger
- Re-simuler
- Fabriquer / vérifier
Idée clé : la modélisation et la simulation font gagner du temps, réduisent les coûts et évitent des erreurs.
Exercice
Donner 2 avantages de la simulation avant la fabrication.
V – Mini-projet (simple)
Brief : concevoir un support de téléphone (ou un porte-clés) et le modéliser.
- Définir 3 contraintes (dimensions, solidité, esthétique…).
- Faire un croquis.
- Décrire un modèle 3D (quelles pièces ? quelles dimensions ?).
- Proposer une simulation à réaliser (ex : test de charge).
- Indiquer ce que tu modifierais si la simulation est mauvaise.
À retenir : un bon modèle = assez simple pour être utile, assez précis pour être fiable.