Exercice joker — Défi (niveau supérieur)

Énoncé

Le défi de l’ingénieur : choisir le cadre d’un vélo

Contexte. Une entreprise veut fabriquer des cadres de vélo. Elle hésite entre quatre
matériaux, dont voici les principales caractéristiques :

Matériau	Masse volumique (g/cm³)	Résistance à la corrosion / pourriture	Coût relatif	Résistance mécanique
Acier	7,8	Faible (rouille)	Faible	Élevée
Aluminium	2,7	Bonne	Moyen	Bonne
Fibre de carbone	1,6	Excellente	Élevé	Excellente
Bois	0,7	Faible (pourrit)	Faible	Moyenne

a) Le vélo est utilisé en extérieur, sous la pluie. Quels matériaux du tableau faut-il éliminer à cause de leur mauvaise résistance à la corrosion ou à la pourriture ? Explique pourquoi ces matériaux se dégraderaient.

b) Parmi les matériaux restants après l’élimination de la question a), lequel a la masse
volumique la plus faible ? Pourquoi une faible masse volumique est-elle un avantage
pour un cadre de vélo ?

c) L’entreprise souhaite produire un vélo grand public, avec un budget limité. Parmi les matériaux restants, lequel choisirait-elle en priorité ? Justifie en tenant compte du coût et de la résistance mécanique.

d) Les vélos de compétition haut de gamme sont pourtant souvent fabriqués en fibre de carbone, malgré son coût élevé. Explique cet apparent paradoxe en t’appuyant sur les données du tableau.

e) Rédige une phrase de synthèse qui justifie le choix d’un matériau différent selon qu’il s’agit d’un vélo grand public ou d’un vélo de compétition.

Mati Pro — Mathématiques & Physique · Chapitre 01 ·