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Les changements de vitesse dans les mécanismes de transmission du mouvement - Secondaire 3
Fiche | Sciences et technologies
Un mécanisme de transmission du mouvement permet de transmettre un mouvement entre deux organes sans en modifier le type. Toutefois, la vitesse de rotation de la pièce qui amorce un mouvement (organe menant) peut varier par rapport à la vitesse de rotation de la pièce qui le reçoit (organe mené).
Le changement de vitesse est une variation entre la vitesse de rotation de l’organe menant et la vitesse de rotation de l’organe mené.
Il est possible de déterminer le changement de vitesse selon le mécanisme de transmission du mouvement ou le couple de force impliqué.
Les changements de vitesse dans les mécanismes comprenant des roues
Il est possible de déterminer si le mécanisme fait augmenter ou diminuer la vitesse de rotation en analysant les dimensions ou le nombre de dents de la roue menante et de la roue menée.
Le tableau suivant présente la façon de déterminer le changement de vitesse dans les mécanismes comprenant des roues dentées et dans les mécanismes comprenant des roues de friction ou des poulies.
| Mécanismes comprenant des roues dentées | Mécanismes comprenant des roues de friction ou des poulies |
|---|---|
| Pour déterminer le changement de vitesse dans ces mécanismes, il faut tenir compte du nombre de dents que possède chacune des roues. Comme les dents doivent être identiques dans un même mécanisme, une roue comportant plus de dents a aussi nécessairement un plus grand diamètre. | Pour déterminer le changement de vitesse dans ces mécanismes, il faut tenir compte du diamètre de chacune des roues de friction ou des poulies. |
Lorsque la roue menante possède plus de dents que la roue menée, il y a augmentation de la vitesse de rotation de la roue menée. |
Lorsque la roue menante possède un plus grand diamètre que la roue menée, il y a augmentation de la vitesse de rotation de la roue menée. |
À l’inverse, lorsque la roue menante possède moins de dents que la roue menée, il y a diminution de la vitesse de rotation de la roue menée. |
À l’inverse, lorsque la roue menante possède un plus petit diamètre que la roue menée, il y a diminution de la vitesse de rotation de la roue menée. |
Lorsque la roue menante possède le même nombre de dents que la roue menée, il n’y a pas de changement de vitesse de rotation. |
Lorsque la roue menante possède le même diamètre que la roue menée, il n’y a pas de changement de vitesse de rotation. |
Dans un mécanisme de transmission du mouvement comprenant deux roues de dimensions différentes, la plus petite roue a toujours la vitesse de rotation la plus élevée et la plus grande a toujours la vitesse de rotation la plus faible.
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Si le mouvement est transmis d’une petite roue vers une grande roue, il s’agit d’une diminution de vitesse.
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Si le mouvement est transmis d’une grande roue vers une petite roue, il s’agit d’une augmentation de vitesse.
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Dans cet engrenage, la roue menante possède 24 dents, alors que la roue menée en possède 16. Puisque la roue menée possède moins de dents que la roue menante, sa vitesse de rotation est plus grande que celle de la roue menante. Il s’agit donc d’une augmentation de vitesse.
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Dans ce mécanisme à roues de friction, la roue menante a un diamètre de |\text{3 cm},| alors que la roue menée a un diamètre de |\text{6 cm}.| Puisque la roue menée possède un plus grand diamètre, sa vitesse de rotation est plus petite que celle de la roue menante. Il s’agit donc d’une diminution de vitesse.
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Dans ce mécanisme à roues de friction, la roue menante et la roue menée possèdent le même diamètre, soit |\text{4 cm}.| Puisqu’elles ont le même diamètre, leur vitesse de rotation est identique. Il n’y a donc pas de changement de vitesse.
Les changements de vitesse dans les mécanismes à roue dentée et à vis sans fin
Le mécanisme à roue dentée et à vis sans fin est un mécanisme irréversible : l’organe menant est la vis sans fin, qui transmet son mouvement de rotation à la roue dentée, l’organe mené. On utilise surtout ce mécanisme dans les cas où on cherche à diminuer grandement la vitesse de rotation lors de la transmission de la rotation. En effet, pour chaque tour complet de la vis sans fin, la roue dentée ne se déplace que d'une distance équivalente à une dent. Plus le nombre de dents de la roue dentée est grand, plus sa vitesse diminue.
La vis sans fin doit faire un tour complet sur elle-même pour que la roue dentée se déplace d’une dent.
Comme la roue dentée possède 16 dents, la vis sans fin doit faire 16 tours sur elle-même pour que la roue dentée ait complété un tour sur elle-même.
La vis sans fin tourne plus vite que la roue dentée, il s’agit donc d’une diminution de la vitesse.
Un mécanisme à roue dentée et à vis sans fin