Chapitre 5 – Mouvement et trajectoire | 2nde Bac Pro MAMA | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
Inès, ouvrière chez MenuiserieXpress à Brive, doit régler la scie à format pour différents matériaux. La machine offre 4 vitesses de rotation : 2 800, 3 600, 4 500 et 5 600 tr/min. La lame mesure 300 mm de diamètre. Inès doit calculer la vitesse linéaire à la pointe des dents (vitesse de coupe) pour chaque réglage et choisir le plus adapté à chaque type de bois.
| Matériau | Vc optimale (m/s) | Conséquence si Vc trop élevée |
|---|---|---|
| Bois massif feuillu (chêne, hêtre) | 50 à 70 | Brûlure du bois, fumée |
| Bois massif résineux (sapin, pin) | 60 à 80 | Encrassement de la lame par la résine |
| Panneau aggloméré | 40 à 60 | Éclats sur les chants |
| Mélaminé | 50 à 70 | Ébréchure du film décoratif |
| Plastique (PMMA, PVC) | 30 à 50 | Fusion du plastique |
a) Définir la vitesse de coupe Vc.
b) Pour une lame de scie, quel point se déplace le plus vite : un point près du centre ou un point au bord ?
c) Pourquoi est-il important de respecter la vitesse de coupe recommandée ?
a) Vc = vitesse linéaire d'un point à la périphérie de l'outil rotatif. Elle correspond à la vitesse à laquelle les dents traversent le bois.
b) Le point au bord (rayon le plus grand) se déplace le plus vite : il parcourt un cercle de plus grand périmètre dans le même temps qu'un point central.
c) Trop lente : déchirement, mauvaise coupe. Trop rapide : surchauffe, brûlure, usure de la lame, danger pour l'opérateur.
Calculer le périmètre de la lame de 300 mm de diamètre.
D = 300 mm = 0,300 m. Périmètre : \(P = \pi \times 0{,}300 \approx \mathbf{0{,}942 \text{ m}}\)
À chaque tour, une dent parcourt 94,2 cm.
Pour chacune des 4 vitesses de rotation (2 800, 3 600, 4 500, 5 600 tr/min), calculer la vitesse de coupe Vc en m/s.
Étape 1 : convertir tr/min en tr/s. Étape 2 : Vc = π × D × f.
| tr/min | tr/s (÷60) | Vc = π×D×f (m/s) |
|---|---|---|
| 2 800 | 46,7 | 0,942 × 46,7 ≈ 44 m/s |
| 3 600 | 60,0 | 0,942 × 60 ≈ 57 m/s |
| 4 500 | 75,0 | 0,942 × 75 ≈ 71 m/s |
| 5 600 | 93,3 | 0,942 × 93,3 ≈ 88 m/s |
D'après le document 1 et les calculs, choisir la vitesse de rotation à utiliser pour :
a) Couper du chêne (Vc = 50–70 m/s)
b) Couper du sapin (Vc = 60–80 m/s)
c) Couper un panneau aggloméré (Vc = 40–60 m/s)
d) Couper du plexiglas (Vc = 30–50 m/s)
a) Chêne (50-70 m/s) : 3 600 tr/min (Vc = 57) ou 4 500 tr/min (Vc = 71, en limite haute).
b) Sapin (60-80 m/s) : 4 500 tr/min (Vc = 71). Convient bien.
c) Aggloméré (40-60 m/s) : 2 800 tr/min (Vc = 44) ou 3 600 tr/min (Vc = 57).
d) Plexiglas (30-50 m/s) : 2 800 tr/min (Vc = 44). C'est le plus lent disponible.
La vitesse 5 600 tr/min (Vc = 88) est trop rapide pour la plupart des matériaux courants.
Un confrère possède une scie identique avec une lame de 250 mm. Pour obtenir la même vitesse de coupe (Vc = 60 m/s), à quelle vitesse de rotation doit-il faire tourner sa lame ?
D = 0,250 m → P = π × 0,250 ≈ 0,785 m.
\(f = V_c / P = 60 / 0{,}785 \approx 76{,}4 \text{ tr/s} \times 60 = \mathbf{4\,584 \text{ tr/min}}\)
Avec une lame plus petite, il faut faire tourner plus vite (4 580 tr/min vs 3 800 pour la lame de 300 mm) pour obtenir la même Vc.
La lame de 300 mm tourne à 3 600 tr/min. Une dent traverse 94,2 cm à chaque tour. Combien de mètres parcourt une dent en 1 minute de fonctionnement ?
Distance par tour : 0,942 m. Nombre de tours en 1 min : 3 600.
Distance totale : 3 600 × 0,942 ≈ 3 391 m ≈ 3,4 km.
En 1 heure : 3,4 × 60 ≈ 205 km. Une dent de scie parcourt l'équivalent d'un trajet en voiture en 1 heure d'usage. Cela explique pourquoi les lames s'usent et doivent être affûtées régulièrement.
Inès a 5 commandes successives à scier dans la journée. Pour gagner du temps, peut-elle laisser la scie à 4 500 tr/min pour toutes les coupes ?
À 4 500 tr/min, Vc = 71 m/s. Vérifions :
Non : Inès doit ajuster la vitesse au moins 2 fois (descendre à 2 800 tr/min pour aggloméré et plexiglas). Le gain de 30 s d'ajustement vaut largement la perte d'une coupe ratée.
Inès affiche un mémo près de la scie. Rédiger un récapitulatif clair (5 lignes max) avec : matériaux, vitesse à choisir, et avertissement si vitesse inadaptée.
SCIE 300 mm — VITESSES PAR MATÉRIAU
🌳 Chêne / hêtre : 3 600 tr/min (Vc = 57 m/s)
🌲 Sapin / pin : 4 500 tr/min (Vc = 71 m/s)
📦 Aggloméré / mélaminé : 2 800 tr/min (Vc = 44 m/s)
🪟 Plexiglas / PVC : 2 800 tr/min (Vc = 44 m/s, fonte si plus rapide)
⚠️ Ne jamais utiliser 5 600 tr/min sauf indication explicite (Vc trop élevée pour la plupart des matériaux).
Sur une dégauchisseuse, les couteaux tournent à 5 000 tr/min sur un porte-outils de 80 mm de diamètre. Calculer la Vc. Pourquoi cette machine est-elle particulièrement dangereuse ?
D = 0,080 m. f = 5 000/60 ≈ 83,3 tr/s. Vc = π × 0,080 × 83,3 ≈ 21 m/s = 75 km/h.
Une main happée par une dégauchisseuse rencontre 21 m de couteaux par seconde. La gravité d'un accident est extrême : amputation possible en quelques millisecondes. C'est pour cela que les protecteurs (capot pendulaire, fer pousse-bois) sont obligatoires et que le retrait des protections est sanctionné légalement.
📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Vitesse moyenne), §7 (Applications en atelier) et §8 (Mouvement circulaire) de la leçon Ch05.