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Activité 2 – Force d'enfoncement d'une cloueuse pneumatique SITUATION PRO

Chapitre 7 – Pression et force pressante | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Mécanique des fluides | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire

Objectifs :

💡 leçon. F = P × S, conversions Pa ↔ bar.

Situation – pose de plinthes par Théo

Théo, agenceur, pose 80 m linéaires de plinthes en chêne (10 mm épaisseur) avec une cloueuse pneumatique reliée à son compresseur d'atelier. Il faut clouer rapidement (1 clou tous les 30 cm) sans abîmer le bois.

Document 1 — Cloueuse Bostitch BT35-FN et compresseur

Problématique : À quelle pression Théo doit-il régler son compresseur pour clouer efficacement sans casser les clous ?

Question 1 APP

Citer la relation force–pression–surface. Convertir 6 bar en Pa.

F = P × S. 6 bar = 6 × 10⁵ Pa = 600 000 Pa.

Question 2 REA

Calculer la force exercée par le piston sur le clou à 6 bar.

F = (6 × 10⁵) × (1,8 × 10⁻⁴) = 6 × 1,8 × 10 = 108 N.

Question 3 ANA

108 N est-elle suffisante pour enfoncer le clou (≥ 80 N) ? Et inférieure au max (200 N) ? Conclure.

108 > 80 ✓ et 108 < 200 ✓. Pression 6 bar adéquate.

Question 4 REA

Calculer la pression minimale et maximale recommandée (correspondant à Fmin et Fmax).

Pmin = Fmin/S = 80/(1,8×10⁻⁴) = 4,4 × 10⁵ Pa ≈ 4,4 bar.

Pmax = 200/(1,8×10⁻⁴) = 11,1 × 10⁵ ≈ 11 bar (mais cloueuse limitée à 8 bar — pas atteignable).

Plage utilisable : 4,4 à 8 bar. Théo a une marge confortable à 6 bar.

Question 5 ANA

Si Théo travaille avec du chêne plus dur (plinthes 18 mm au lieu de 10), Fmin ≈ 150 N. La pression à 6 bar suffit-elle ?

F (6 bar) = 108 N < 150 N → insuffisant. Le clou s'arrête en surface.

Régler à 8 bar : F = 144 N. Encore juste insuffisant. Solution : cloueuse plus puissante (S = 2,5 cm²) ou clous plus fins.

Question 6 VAL

Théo cloue 1 clou toutes les 30 cm sur 80 m. Combien de clous au total ? Énergie d'air comprimé par clou ?

Nombre clous : 80 / 0,30 = 267 clous.

Air par clou (volume cylindre piston × course 30 mm) : 1,8 × 10⁻⁴ × 0,030 = 5,4 × 10⁻⁶ m³ à 6 bar.

Équivalent à 1 bar (Boyle) : 6 × 5,4 × 10⁻⁶ = 32,4 cm³ d'air ambiant par clou. Pour 267 clous : 8,7 L d'air. Très peu.

Question 7 ANA

Pourquoi une cloueuse pneumatique est-elle préférée au marteau manuel sur un grand chantier ?

  • Vitesse : 1 clou/seconde vs 5 s au marteau (× 5).
  • Régularité : enfoncement constant, pas de coups manqués.
  • Précision : pas de déviation du clou (marteau peut taper de travers).
  • Confort : pas de fatigue ni de tendinite après 1 000 clous.
  • Sécurité : sécurité bout (s'arme uniquement appuyé contre le bois).

Question 8 COM

Rédiger en 5 lignes une fiche de réglage cloueuse pour les apprentis.

Atelier Théo — Fiche cloueuse pneumatique Bostitch
• Pression standard : 6 bar pour plinthes chêne 10 mm. Force 108 N.
• Bois plus durs (chêne 18 mm) : 8 bar (force 144 N) ou cloueuse plus puissante.
• Bois tendres (sapin) : baisser à 4,5 bar pour ne pas enfoncer trop profond.
• Sécurité : EPI lunettes obligatoires. Toujours appuyer la cloueuse contre le bois avant de presser la gâchette.
• Maintenance : 2 gouttes huile pneumatique par jour. Vidange du purgeur compresseur 1×/semaine.

Pour aller plus loin (bonus)

Calculer la force qu'il faudrait pour enfoncer le même clou au marteau. Énergie cinétique d'un coup typique : Ec = ½ m v² avec m = 0,5 kg (marteau), v = 4 m/s.

Ec = 0,5 × 0,5 × 16 = 4 J transférés au clou.

Sur la course d'enfoncement de 30 mm = 0,03 m : Fmoy = Ec/d = 4/0,03 ≈ 133 N. Cohérent avec les forces nécessaires (≥ 80 N).

Avantage du marteau : énergie ponctuelle élevée. Inconvénient : force max trop élevée → casse parfois la tête du clou. La cloueuse pneumatique délivre un effort plus constant.

À retenir