École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

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Unité d’enseignement : GM · S3 · UE2 — Mécanique appliquée et physique

  • Électronique

    Le cours d’Électronique (UE2 « Mécanique appliquée et physique », semestre 3) donne au technicien en génie mécanique les bases nécessaires pour comprendre, contrôler et dépanner l’électronique embarquée dans les machines et les véhicules : chargeur et régulateur d’alternateur, capteurs de température, de pression et de vitesse, calculateurs d’injection, automates, variateurs de pompes, tableaux de commande de groupes électrogènes. Aujourd’hui, une grande part des pannes d’un engin ou d’un véhicule moderne se diagnostique avec un multimètre, un oscilloscope ou une valise de diagnostic.

    La maquette ne fournit pas de description détaillée pour cette matière ; le programme proposé couvre l’électronique analogique et numérique de base appliquée aux systèmes mécaniques et automobiles, en quatre leçons progressives accompagnées de TP guidés (10 h de TP).

    Objectifs d’apprentissage

    • Appliquer les lois d’Ohm et de Kirchhoff, calculer un diviseur de tension et un circuit RC, lire les caractéristiques des composants passifs.
    • Expliquer le fonctionnement des diodes (redressement, Zener, LED) et dimensionner une petite alimentation.
    • Utiliser un transistor en commutation pour commander un relais ou une charge, avec sa protection.
    • Décrire le principe des capteurs usuels (CTN, potentiomètre, inductif, effet Hall, pression) et interpréter leur signal.
    • Manipuler le binaire, les portes logiques, la conversion analogique-numérique et situer le rôle d’un microcontrôleur.
    • Réaliser des mesures au multimètre et à l’oscilloscope en sécurité.

    Prérequis

    Électricité générale (tension, courant, puissance), calcul algébrique, puissances de 10.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Bases de l’électronique : lois des circuits et composants passifs
    2. Leçon 2 — Diodes et alimentations : redressement, filtrage et régulation
    3. Leçon 3 — Transistors et capteurs : commutation et acquisition de grandeurs mécaniques
    4. Leçon 4 — Électronique numérique : logique combinatoire, conversion et microcontrôleurs

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 10 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 10 h de travaux pratiques (TP) et 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (comptes rendus de TP, exercices de TD, quiz en ligne) et examen terminal écrit.

    Bibliographie

    • Paul Horowitz, Winfield Hill, The Art of Electronics, Cambridge University Press.
    • Albert Malvino, David Bates, Principes d’électronique, Dunod.
    • Tom Denton, Automobile Electrical and Electronic Systems, Routledge.
    • Bosch, Mémento de technologie automobile, Robert Bosch GmbH.
    • Thomas L. Floyd, Systèmes numériques, Reynald Goulet / Pearson.

  • Physique appliquée à l’automobile

    Le cours de Physique appliquée à l’automobile (UE2 « Mécanique appliquée et physique », semestre 3) relie les lois de la physique au fonctionnement des véhicules et engins : pourquoi un véhicule freine moins bien sur la latérite, comment un moteur diesel transforme l’énergie du gasoil en travail, pourquoi un camion chargé consomme davantage sur la route Niamey–Zinder qu’un véhicule léger, comment les frottements usent segments, garnitures et roulements. Ces notions sont indispensables au technicien de maintenance automobile et d’engins, au diagnostic de pannes et à la conduite économique des flottes.

    Le cours est organisé en quatre leçons : frottement et usure, thermodynamique des cycles moteurs, performances du moteur réel, dynamique du véhicule. Chaque leçon comporte un exemple résolu et des exercices chiffrés corrigés.

    Objectifs d’apprentissage

    • Appliquer les lois du frottement à l’adhérence des pneus, aux freins et aux embrayages ; expliquer les mécanismes d’usure et le rôle de la lubrification.
    • Décrire et calculer les cycles théoriques Beau de Rochas (Otto) et Diesel, et leur rendement.
    • Calculer cylindrée, rapport volumétrique, couple, puissance, pression moyenne effective, consommation spécifique et rendement effectif d’un moteur.
    • Établir le bilan des forces sur un véhicule (roulement, aérodynamique, pente, inertie) et en déduire puissance nécessaire et performances.
    • Calculer distances de freinage, transferts de charge et vitesse limite en virage, et les utiliser en diagnostic et en sécurité routière.

    Prérequis

    Physique générale : mécanique du point (lois de Newton, énergie), thermodynamique (gaz parfaits, premier principe).

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Frottement, adhérence et usure dans les systèmes automobiles
    2. Leçon 2 — Thermodynamique des moteurs à combustion interne : cycles théoriques
    3. Leçon 3 — Le moteur réel : grandeurs caractéristiques, bilan énergétique et consommation
    4. Leçon 4 — Forces et mouvements du véhicule : résistances à l’avancement, motricité et freinage

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 20 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 0 h de TP et 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (exercices de TD, devoir, quiz en ligne) et examen terminal écrit.

    Bibliographie

    • Richard Stone, Jeffrey K. Ball, Automotive Engineering Fundamentals, SAE International.
    • Randy Beikmann, Physics for Gearheads: An Introduction to Vehicle Dynamics, Energy, and Power, Bentley Publishers.
    • John B. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill.
    • Thomas D. Gillespie, Fundamentals of Vehicle Dynamics, SAE International.
    • Bosch, Mémento de technologie automobile, Robert Bosch GmbH.

  • Mécanique appliquée

    Le cours de Mécanique appliquée (UE2 « Mécanique appliquée et physique », semestre 3) mobilise les lois de la mécanique pour résoudre des problèmes concrets d’atelier et de maintenance : calculer les efforts dans une potence de levage, vérifier qu’une charge ne glisse pas sur une rampe, dimensionner le moteur d’un treuil ou d’un convoyeur, choisir un réducteur pour une pompe. Le cours est fortement orienté vers la pratique : avec 20 h de travaux pratiques, chaque leçon est accompagnée d’un TP guidé réalisé sur des bancs simples (poutre sur dynamomètres, plan inclinable, volant d’inertie, palan).

    Les exemples sont tirés de l’environnement industriel nigérien : groupes motopompes d’irrigation, convoyeurs de cimenterie, treuils de mines, véhicules et engins de chantier, machines d’huilerie.

    Objectifs d’apprentissage

    • Modéliser les actions mécaniques (forces, moments, liaisons) et appliquer le principe fondamental de la statique.
    • Calculer les réactions d’appui d’une poutre et les efforts dans une structure simple (potence, barres).
    • Intégrer le frottement de Coulomb dans les calculs (plan incliné, arc-boutement, courroies).
    • Appliquer le principe fondamental de la dynamique en translation et en rotation, et utiliser le théorème de l’énergie cinétique.
    • Calculer couples, vitesses, puissances et rendements dans une chaîne de transmission de machine.
    • Conduire un TP de mécanique : mesurer, exploiter, comparer à la théorie et estimer les incertitudes.

    Prérequis

    Connaissances de base en mécanique (vecteurs, forces, lois de Newton), trigonométrie, calcul algébrique.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Statique du solide : actions mécaniques, moments et équilibre
    2. Leçon 2 — Analyse des forces dans les systèmes : frottement, plan incliné et courroies
    3. Leçon 3 — Dynamique des solides : translation, rotation et énergie
    4. Leçon 4 — Applications industrielles : chaînes de transmission et mécanique des machines

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 6 h de cours magistral (CM), 4 h de travaux dirigés (TD), 20 h de travaux pratiques (TP) et 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (comptes rendus de TP, exercices de TD, quiz en ligne) et examen terminal écrit ; les comptes rendus de TP ont un poids important.

    Bibliographie

    • Keith M. Walker, Applied Mechanics for Engineering Technology, Pearson.
    • J. L. Meriam, L. G. Kraige, Engineering Mechanics: Statics et Dynamics, Wiley.
    • Jean-Louis Fanchon, Guide de mécanique : sciences et technologies industrielles, Nathan.
    • Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, Mécanique à l’usage des ingénieurs : statique et dynamique, Chenelière/McGraw-Hill.