Frise chronologique et évolution d'un objet
Ton grand-père a connu le téléphone fixe à cadran, tes parents ont eu un téléphone portable à clavier, et toi, tu utilises sans doute un smartphone. Pourquoi les objets changent-ils autant ? Et comment ranger ces changements pour les comprendre ? Dans cette page, tu vas apprendre à construire une frise chronologique, à calculer des durées et à expliquer les raisons d'une évolution.
Lire et construire une frise chronologique
Un objet technique n'apparaît pas d'un coup sous sa forme actuelle : il évolue par étapes. Pour les ranger, on utilise une frise chronologique : une droite graduée sur laquelle les dates sont placées dans l'ordre, du plus ancien au plus récent, de gauche à droite.
Pour que la frise soit juste, on choisit une échelle : par exemple 1 cm pour 20 ans. Deux événements séparés de 60 ans sont alors à 3 cm l'un de l'autre.
Classer du plus ancien au plus récent les étapes de l'évolution du téléphone : (a) smartphone tactile ; (b) téléphone fixe à cadran rotatif ; (c) téléphone portable à…
Classer du plus ancien au plus récent les étapes de l'évolution du téléphone : (a) smartphone tactile ; (b) téléphone fixe à cadran rotatif ; (c) téléphone portable à clavier ; (d) téléphone fixe à touches.
Une bicyclette a connu les évolutions suivantes : draisienne (vers 1817), vélo à pédales sur la roue avant (vers 1860), bicyclette à chaîne (vers 1885), vélo à…
Une bicyclette a connu les évolutions suivantes : draisienne (vers 1817), vélo à pédales sur la roue avant (vers 1860), bicyclette à chaîne (vers 1885), vélo à assistance électrique (vers 1990).
- a) Calculer le nombre d'années écoulées entre la draisienne et la bicyclette à chaîne.
- b) Citer l'évolution qui est la plus récente.
Construire la frise chronologique de la bicyclette avec les dates suivantes : 1817 draisienne ; 1885 bicyclette à chaîne ; 1930 dérailleur courant ; 1990 vélo à…
Construire la frise chronologique de la bicyclette avec les dates suivantes : 1817 draisienne ; 1885 bicyclette à chaîne ; 1930 dérailleur courant ; 1990 vélo à assistance électrique. Indiquer sur une échelle de 1 cm pour 20 ans la distance en cm entre 1817 et chacune des autres dates.
Ce qui change d'une étape à l'autre
Entre deux étapes, on peut comparer l'objet selon trois aspects, comme en technologie : la matière (matériaux), l'énergie (comment il fonctionne) et l'information (ce qu'il sait faire).
Prenons la lampe : la bougie utilise une flamme (énergie chimique), la lampe à incandescence un filament chauffé par le courant électrique, la lampe à LED une diode électroluminescente. Le besoin reste le même (s'éclairer), mais la solution technique change. Chaque solution répond à des exigences (éclairer assez, consommer peu, durer longtemps) et à des usages. Dans la chaîne d'énergie, la lampe reçoit de l'énergie électrique (alimenter), la distribue par les fils, puis la convertit en lumière et en chaleur : la LED convertit mieux, donc elle chauffe moins.
| Lampe | Source de lumière | Puissance pour une lumière équivalente | Durée de vie |
|---|---|---|---|
| Incandescence | Filament chauffé | 60 W | 1 000 h |
| LED | Diode électroluminescente | 8 W | 15 000 h |
Une lampe a évolué de la bougie à la lampe à incandescence, puis à la lampe à LED. Associer chaque lampe à sa source de lumière : (a) bougie ; (b) lampe à incandescence…
Une lampe a évolué de la bougie à la lampe à incandescence, puis à la lampe à LED. Associer chaque lampe à sa source de lumière : (a) bougie ; (b) lampe à incandescence ; (c) lampe à LED. Sources : 1. diode électroluminescente ; 2. flamme ; 3. filament chauffé par le courant électrique.
Le téléphone d'Inès a évolué ainsi : 1876, invention du téléphone ; 1973, premier appel depuis un téléphone mobile ; 1992, premier SMS ; 2007, lancement du smartphone…
Le téléphone d'Inès a évolué ainsi : 1876, invention du téléphone ; 1973, premier appel depuis un téléphone mobile ; 1992, premier SMS ; 2007, lancement du smartphone tactile.
- a) Calculer le nombre d'années entre l'invention du téléphone et le premier appel mobile.
- b) Calculer le nombre d'années entre le premier SMS et le smartphone tactile.
- c) Citer un nouvel usage rendu possible par l'écran tactile.
Une lampe de bureau est vendue en deux versions. Version A, à incandescence : 60 W, durée de vie 1 000 h. Version B, à LED : 8 W, durée de vie 15 000 h, pour une même…
Une lampe de bureau est vendue en deux versions. Version A, à incandescence : 60 W, durée de vie 1 000 h. Version B, à LED : 8 W, durée de vie 15 000 h, pour une même lumière.
- a) Calculer l'énergie consommée par chaque lampe en 1 000 h de fonctionnement, en kWh.
- b) Calculer combien de fois la durée de vie de la LED est plus grande que celle de l'incandescence.
- c) Expliquer en une phrase pourquoi la LED répond mieux au besoin d'économiser l'énergie.
Pourquoi un objet évolue
Un objet évolue pour deux grandes raisons qui s'influencent :
-
les progrès techniques : nouveaux matériaux, nouvelles sources d'énergie, composants plus petits (batteries, moteurs, puces) ;
-
les besoins et usages : se déplacer plus loin, communiquer partout, consommer moins d'énergie.
Exemple : le vélo à assistance électrique est possible grâce à des batteries légères et à des petits moteurs. Mais il s'est développé aussi parce que des personnes voulaient faire des trajets plus longs ou monter des côtes sans trop d'effort.
Le téléphone illustre la miniaturisation : le premier portable (1983) pesait environ 800 g et ne servait qu'à téléphoner. Plus petit et plus léger, il a pu accueillir un appareil photo, un GPS, Internet. Plus d'usages, donc plus d'utilisateurs, donc de nouveaux progrès techniques : c'est un cercle.
Un vélo à assistance électrique est apparu après la bicyclette à chaîne. a) Identifier deux évolutions techniques (matériaux, énergie, composants) qui ont rendu possible…
Un vélo à assistance électrique est apparu après la bicyclette à chaîne.
- a) Identifier deux évolutions techniques (matériaux, énergie, composants) qui ont rendu possible ce vélo.
- b) Expliquer comment l'évolution des usages (trajets domicile-travail plus longs, villes vallonnées) a favorisé son développement.
- c) Justifier qu'une évolution technique peut aussi naître d'un besoin social.
Le premier téléphone mobile (1983) pesait environ 800 g, avait une autonomie de 60 min de conversation et ne servait qu'à téléphoner. Un smartphone actuel pèse environ…
Le premier téléphone mobile (1983) pesait environ 800 g, avait une autonomie de 60 min de conversation et ne servait qu'à téléphoner. Un smartphone actuel pèse environ 170 g, a une autonomie de 24 h en usage mixte et offre photo, GPS et Internet.
- a) Calculer la réduction de masse en pourcentage (arrondir à l'unité).
- b) Expliquer le lien entre la miniaturisation et la multiplication des usages.
- c) Donner deux conséquences de cette évolution sur la vie quotidienne et une conséquence sur l'environnement.
Comparer coût et durée de vie
Pour juger une évolution, on peut calculer un coût total : prix d'achat + coût de l'énergie consommée, sur une même durée.
Un fabricant d'ampoules hésite à arrêter les ampoules à incandescence. On donne : une ampoule à incandescence de 60 W coûte 1,50 € et dure 1 000 h ; une ampoule à LED de…
Un fabricant d'ampoules hésite à arrêter les ampoules à incandescence. On donne : une ampoule à incandescence de 60 W coûte 1,50 € et dure 1 000 h ; une ampoule à LED de 8 W coûte 6 € et dure 15 000 h. Le prix de l'électricité est de 0,25 € par kWh. On étudie 15 000 h de fonctionnement. On rappelle : énergie (en kWh) = puissance (en kW) × durée (en h) et 1 kW = 1 000 W.
- a) Calculer le coût total (achat et électricité) avec des ampoules à incandescence.
- b) Calculer le coût total avec une ampoule à LED.
- c) Conclure sur l'évolution du marché en argumentant.
Vers le début : on range les étapes sur une frise à l'échelle, on calcule les durées, et on explique les changements par les progrès techniques et les besoins.