FR2583193A1 - Materiel pedagogique permettant de materialiser la troisieme dimension - Google Patents

Abstract

CET OBJET EST CONSTITUE DE TROIS PLAQUES 1A, 1B ET 1C DE PLASTIQUE RIGIDE ET TRANSPARENT, EMBOITEES LES UNES DANS LES AUTRES MATERIALISANT AINSI UNE BASE 15 EN DIMENSION TROIS. CETTE BASE 15 RECOIT DIFFERENTS ACCESSOIRES QUI S'ACCROCHENT AVEC UN SYSTEME DE VENTOUSE 7 MUNIE D'UN ORIFICE CENTRAL 9A RECEVANT PAR COINCEMENT UNE BILLE 4 SUR LAQUELLE SONT FIXES LES DIFFERENTS ACCESSOIRES PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE COURTE TIGE 3B (SYSTEME ROTULE). CES ACCESSOIRES SONT : DES PORTIONS DE PLAN 2B ET DES TIGES 3A REPRESENTANT DES DROITES ETOU DES VECTEURS LORSQU'ELLES SONT MUNIES DES FLECHES 6A ET DE QUEUES 6B. UNE FAUSSE EQUERRE DE CONCEPTION PARTICULIERE PERMET DE PLACER LES ACCESSOIRES SELON UN ANGLE DONNE.

Description

Matériel pédagogique permettant de matérialiser la troisième dimension.

Pour étudier les vecteurs, il n'y a aucun problème de représentation tant que l'étude se fait sur un plan vectoriel (dimension deux) mais dès que la troisième dimension apparait, les problèmes apparaissent aussi et les traditionnels tableaux noirs et feuilles de papier ne sont plus tout à fait opérationnels.

Des conventions permettent néanmoins de remédier en partie à ce problème, il s'agit e représenter les vecteurs perpendiculaires à la feuille comme ceci : O (vecteur venant vers l'observateur) et : @ (vecteur fuyant l'observateur).

Mais dès que les vecteurs ne sont plus perpendiculaires à la feuille, il faut alors recourir aux conventions du dessin technique (avec plusieurs vues) ou de la perspective gavaliè- re. Mais ces deux méthodes déroutent et embrouillent dans la plupart des cas.

Seule la pratique matérialisée de la dimension trois peut permettre d'acquérir cette notion difficile sans ajouter dès le début de l'étude, cet arsenal de conventions source de dificultés supplémentaires.

Ces conventions de réalisation classique seront apprises et comprises beaucoup plus facilement après avoir manipulé ce matériel.

L'invention sera mieux comprise en se référant aux figures et à la liste des éléments entrant dans sa constitution avec leur numéro de référence.

La figure 1 (perspective cavalière) représente la base (15) avec quelques accessoires.

Les figures 2a (vue de face) et 2b (vue de dessus) représentent le dispositif : tige (3a), bille (4), ventouse (7).

Les figures 3a (vue de face) et 3b (vue de dessus) représentent le meme dispositif décentré à l'aide du crochet(8).

Les figures 4a (vue de face) et 4b(vue de dessus) représentent une ventouse (7b) à deux orifices (9a).

Les figues 5a (vue de face) et 5b (vue de dessus) représentent une ventouse (7b) munie de trois orifices (9a).

Les figures 6a (vue de face) et 6b (vue de cOté I et
7a (vue de face) et 7b (vue de côté) représentent la bague(23) munie d'un orifice (io) et respectivement de deux orifices (9c) et quatre orifices (9c)
La figure 8 représente la fausse équerre (16).

La figure 9 représente une portion de plaque (2b) ou une plaque intermédiaire (2a) avec son dispositif de fixation (3b) (4).

La figure 10 représente le socle (22b) muni du pied (21) comportant un système rotule (20) et une plaque unique(ld)
La figure 11 représente une pince (19) avec son dispositii de fixation (4) (7).

Liste des éléments repérés - la : plaque horizontale - lb : plaque verticale - lc : plaque verticale - Id : plaque unique - 2a : plaque intermédiaire - 2b : portion de plaque - 2c : plaquette - 3a : tige.

- 3b : courte tige - 4 : bille - 5a : embout en plastique très souple - 5b : extrémité courbée - 6a : étiquette triangulaire - 6b : étiquette rectangulaire - 6c : étiquette transparente - 7 : ventouse - 7a : entaille de la ventouse - 7b : ventouse ayant plusieurs orifices (9a) - 8 : crochet - 9a : orifice de la ventouse - 9b : orifice du crochet - 9c : orifice de la bague pour la bille (4) - 10 : petit orifice de la. bague pour la tige (3a) - lia : branche de la fausse équerre - 11b : branche de la fausse équerre - 12 : axe de la fausse équerre - 13 : partie de largeur inférieure (fausse équerre) - 14 : biseau (fausse équerre) - 14a : pointe du biseau Cfausse équerre) - 14b : base du biseau (fausse équerre) - 15 : base - 16 : fausse équerre - 17 : entaille des plaques (la) (1b) (1c) - 18 : entailles des étiquettes (6a) (6b) (6c) - 19 : pince crocodile - 20 : rotule du pied (21) - 2' : Fied du socle (22b) - 22a : socle pivotant - 22b : socle muni d'un pied - 23 : bague (raccord pour les tiges (3a) - 24 : demi-cercle (fausse équerre) - 25 : cercle gradué ifausse équerre) - 26 : chant (fausse équerre) - 27 : chant des plaques (2a) (2b) - 28 : trous équidistants
Ce matériel est constitué de trois plaques (la) (lb) (tic) de matière plastique, rigide(polyméthylmétacrylate ou autre), étant transparentes et de différentes teintes.Ces trois plaques (la) (1b) (1c) sont emboîtées les unes dans les autres par leur milieu (à l'aide d'entailles (17) ), étant orthogonales deux à deux ce qui permet de matérialiser trois plans orthogonaux deux à deux c'est-à-dire une base (15) orthogonale, (l'assemblage nécessite, bien sûr, que l'une des trois plaques (lb) par exemple soit coupée en deux).

Le système d'emboitement rend la base (15) démontable, de lus elle repose sur un support i22aj circulaire pivotant.

Différents accessoires viennent compléter cette base (15,. ils se fixent sur les plans (la) (1b) (1c) par des ventouses (7) munies d'un orifice central (9a) dans lequel se loge par coincement une bille (4) formant ainsi une liaison rotule, la bille (4) est munie d'une courte tige (3b), cette dernière étant solidaire du dit accessoire.

- eux plaques ;2a) (représentant des plans intermé-
paires; ie différentes teintes différentes aussi des trois pré-citées), leur dimension étant d'environ 1/4 des plans initiaux (1a) ilbJ (1c), peuvent s'insérer Ians la base 15) permettant icri de ne pas travailler uniquement sur les plans (a) (1b) (1c) d'or-'ine; peuvent se fixer perpendiculai- rement à ces derniers ou selon un angle quelconque, ceci grâce au dispositif de fixation avec la liaison rotule.Ce dispositif est fixé sur deux chants (27) adjacents des dits plans intermédiaires (2a) à ruison de deux tiges (3b) par chant (27).

- eux plaques (2b) (portions de plan) plus petites que les précédentes et cette fois de la même teinte (mais différentes des cinq citées ci-dessus; peuvent s'insérer aussi dans la base (15); leur même teinte et leur petite taille leur permettent d'être fixées de part et a'autre d'un autre plan (1a) (1b) (lc) de façon inclinée ou perpendiculaire formant ainsi un seul plan. Ceci permet de matérialiser deux plans sécants. Le dispositif de fixation est le même que celui cité précédemment. il est fixé sur deux chants (27) adjacents des dites portions de plan (2b) à raison de deux tiges (3b) par chant (27).

- Enfin des tiges (3a) de quelques millimètres de section réalisées en matière plastique rigide ou aluminium et ae couleurs différentes, sont de différentes longueurs et/ou télescopiques, ceci pour leur permettre de représenter une droite traversant un plan. Elles comportent toutes des points de repère équidistants (tous les centimètres, par exemple).

L'une de leurs extrémités est soit courbe (5b) soit munie d'un embout de plastique (5a) très souple ayant même section et mê- me couleur que la tige (3a), ceci formant un dispositif antiempalement de sécurité. L'autre extrémité de la tige (3a) comporte une bille (4) selon le mode de fixation pré-cité, permettant ainsi d'orienter ces tiges (va) à volonté. Les ventouses i7) dans ce cas peuvent avoir des encoches (7a) perpendiculaires à leur orifice (9a) situées dans la partie supérieure) pour permettre une inclinaison maximale de la tige (3a).

- Les tiges (aj peuvent recevoir des petites feuilles (6a) (6b) de plastique dur, opaque, de couleurs et de forme triangulaire (6a) et d'autres de forme rectangulaire allongée (6b) formant ainsi la flèche (6a) et la queue (6b) du vecteur; elles peuvent coulisser à volonté et sont réversibles, ainsi plusieurs vecteurs peuvent se cumuler sur une même tige (i. De mius. un film de plastique (6c) transparent peut s 'in- tercaler entre la floche (6a) et la queue (ob) d'un vecteur çerettant ainsi de le nommer. -es flèches (6a), les queues (6) et les étiquettes 6c, comportant cnacune deux petites entailles 18) dans lesquelles la tige tfal s'introduit par coincement.

- plusieurs types de ventouses (7) sont prévus des ventouses simples (7) déjà citées, comportant un orifice central (9a) et parfois des encoches (7a); des ventouses (7b) à plusieurs orifices centraux (9a) permettant ainsi de fixer plusieurs tiges (3a) n'ayant pas la même direction mais la même origine.Un dispositif est prévu pour décentrer l'orifice (9a) de la ventouse (7) permettant ainsi de placer une tige (3a) à proximité de l'intersection de deux ou trois plans (la) (lb) (1c). il stagit d'un petit crochet (8) (en aluminium ou plaetique rigide ou autre) s'emboitant d'une part dans l'orifi- ce (9a) de la ventouse et pouvant d'autre part recevoir la bille (4 ) d'une tige (3a) à son autre extrémité par son orifice (9b).

- Une bague (23) possède un orifice (10) d'un diamètre légèrement inférieur à la section de la tige (3a) et plusieurs orifices (9c) (perpendiculaires au premier (10) de diamètre légèrement inférieur à celui de la bille (4), le tout étant fixé par coincement. Ce dispositif permet de fixer une ou plusieurs tiges (3a) sur une autre tige (3a).

- Une(ou plusieurs) pince -type crocodile -.(19) munie aussi d'une bille (4) en son extrémité conformément au dispositif de fixation, permet d'accrocher des éventuels volumes ou objets permettant, entre autre, de faire de la géométrie descriptive.

- Des plaquettes (2cj de plastique rigide et transparent permettent de fixer une ventouse (7) pour rendre le système ventouse (7) tige (30 autonome. Les dimensions de ces plaquettes (2c; sont telles que la tige (3a) ne bascule pas (centre d'inertie).

Au moins quatre sortes d'écriture sont possibles pour dessiner ou écrire sur les différentes plaques (la) (lob) (1c) (2a) (2b) f2rj ou étiquettes (6a) (6b) (6c) ou tiges (3a) de cette base (;5j. la première : définitive imprimés la fabrica tior et indélèbile (pour le {uaårillage, Far exemple. La deu xime : pseudo-ìéfinitive au moyen d'un feutre s'effaçant a vec ie l'éther pour nommer les différents plans par exemple).

- troisième : provisoire au moyen i' u: feutre s'effaçant l'alcool (pour faire une construction type). La quatrième provisoire au moyen d'un feutre s'effaçant à l'eau (pour compléter ou expliquer la construction type citée ci-dessus).

Jes trois sortes de feutres existent sur le marché. Ils permettent (comme le montrent les exemples) de cumuler des schémas, tout en ayant la possibilité de sélectioeiner les écritures que l'on veut garder. Un gain de temps est ainsi réalisé.

- Une fausse équerre (16) comporte deux branches (lia) (11b) en plastique transparent, dur, de quelques millimètres d'épaisseur; ces deux branches (lita) (1 lb) sont assemblées par un axe (12) leur permettant une rotation de 360 degrés; cet axe (12) est muni du traditionnel dispositif de blocage. Chaque branche (lia) (1 lb) possède à l'une de ses extrémités (cbté axe) une portion d'une largeur inférieure (13) se terminant par un demi-cercle (24) pour permettre de contour- ner les ventouses (7) et les bagues(23) de fixation; l'autre extrémité est terminée en biseau (14) (opposé) à 45 degrés.

L'une des deux branches (I lb) comporte un cercle (25) gradué en degré ayant pour centre l'axe (12) des deux branches (11a) (11b), qui, positionnées à 180 degrés, sont graduées en centimètre d'une façon continue, la graduation a pour origine la pointe du biseau (14a) de la branche (lia), pour permettre des mesures ayant pour origine l'intersection des trois plans (la) (lob) (1c). Du côté de la base du biseau (14b) les graduations sont négatives pour la branche (11b), positives pour la branches (11a), l'origine étant l'axe (12) des deux branches (i la) (11b), pour permettre de mesurer de part et d'autre d'un axe.

Enfin les chants (26) des branches (1 la) (1 lb) de la fausse équerre (16) sont concaves de façon à pouvoir guider les tiges (3a) selon un angle donné. Les caractéristiques de cette fausse équerre (16) permettent des mesures que des outils traditionnels rendraient difficiles.

Cette description n'est en aucun cas limitative, le nombre de combinaisons et de possibilités de réalisation étant innombrables.

D'après plusieurs variantes selon l'invention - a base 15; peut être réduite de moitié conservant le plan horizontal (la) et deux demi-plans 1b) (lc) emboîtés.

- La base (ils) peut être réduite à trois plans (la > (1b) (lc) assemblés chacun par deux côtés aajacents ae façon à être perpendiculaires deux à deux (formant ainsi un angle trièdre).

- La base t15) peut être fixée sur un pied (21) avec rotule(20).

- a base (15) peut être réduite à un seul plan (1d) fixé sur un axe (21) à l'aide d'une rotule (20).

- ""es différentes plaques (4aj (1b) (1c) de la base (15) peuvent être assemblées avec des angles quelconques.

- es contours de la base (15) peuvent ne pas être rectilignes mais en dents de scie, par exemple, pour signifier qu'elle est infinie.

- bes différentes plaques (la) (1b) (lc) initiales ou (2a)(2b) (2c) rapportées peuvent être perforées de trous équidistants (2M) permettant ainsi un nouvel accrochage des différents acaccessoires - 'accrochage des accessoires peut se faire avec de la gomme synthétique ayant un pouvoir adhésif.

Claims (9)

Revendications

1. artériel pédagogique permettant de matérialiser la notion de la troisième dimension, caractérisé en ce qu'il comporte trois plaques de plastique dur (la) (lob) (Ic) embottées les unes dans les autres à l'aide d'entailles (17) formant ainsi une base (15) orthogonale ou quelconque, démontable, qui repose sur un support circulaire pivotant (22a) laquelle reçoit des accessoires fixés par des ventouses (7) qui reçoivent dans leur orifice central 9a) et par coincement une bille (4), celle-ci étant solidaire de l'accessoire par l'intermédiaire d'une courte tige (3b), ce dispositif formant une liaison rotule; les dits accessoires étant : des plaques intermédiaires(2a), des portions de plaques (2b) et des tiges (3aj de différentes longueurs et/ou télescopiques qui sont munies à l'une de leurSextrémitésdtune bille (4), l'autre étant coudée (5b) ou munie d'une courte tige (5a) de plastique très souple ayant même section que la tige (3a), formant un dispositif anti-empalement; ces tiges (3a) pouvant être reliées entre elles par un anneau (23) de plastique élastique muni d'un trou central (10) de diamètre légèrement inférieur à celui des tiges (3a) et de plusieurs trous borgnes (9c) (perpendiculaires au premier) d'un diamètre légèrement inférieur à celui des billes (4); les tiges tfa) recevant aussi des petites feuilles (6a) (6b) (6c) de plastique rigide de diverses formes et munies de deux entailles (18) permettant leurs fixations, la tige (3ai passant de part et d'autre de l'entaille (18); des pinces (19) munies d'une bille (4) permettant d'insérer divers corps étrangers dans la base et d'une fausse équerre (16) permettant de mettre en position les dits accessoires selon un angle donné-.

2. Matériel selon la revendication 1 caractérisé en ce outil comporte une base (15) constituée soit d'une plaque horizontale (laj et de deux deni-plaques (lob) (lc) emboitées, soit de trois plaques (via) (1b) (lc) assemblées chacune par deux côtés adjacents de façon à être perpenaiculaires deux à deux (formant ainsi un angle trièdre).

3. matériel selon les revenaications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte un pied (21) fixé sur un socle (22b) et muni d'une rotule (20) permettant la fixation soit de la base(15), soit d'une seule plaque (1d).

4. matériel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les différentes plaques (la) (1b) (lc) (1d) (2a) (2b) (2c) sont percées de trous équidistants (28) permettant l'accrochagé des divers accessoires (sans les ventouses (7)).

5. Matériel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif permettant de décentrer l'orifice (9a) de la ventouse7ávec un crochet (8) d'une part se fixant par coincement dans la ventouse (7) et d'autre part recevant par coincement dans son orifice (9b) la bille (4).

6. Ivstériel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des ventouses (7) munies d'entailles (7a) dans la partie supérieure de l'orifice permettant une inclinaison maximale de la tige (3a) (3b).

7. Matériel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des ventouses (7) ayant un ou plusieurs orifices centraux (9a) permettant de recevoir un ou plusieurs systèmes bille-tige (4) - (3a) (3b).

8. Matériel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des plaquettes (2c) de plastique rigide sur lesquelles se fixent les ventouses (7) permettant ainsi de rendre autonomes les accessoires par rapport à la base (15).

9. Matériel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une fausse équerre (16) composée de deux branches (1 la) (1 lb) de plastique dur, transparent et de quelques millimètres d'épaisseur assemblées par un axe (12) leur permettant une rotation de 360 degrés, pouvant être bloquées selon les dispositifs traditionnels; chaque branche (lia) (Ifb) ayant à l'une de ses extrémités une portion d'une largeur inférieure (17) se terminant par un demicercle (24) et l'autre extrémité terminée en biseau (14) (opposéj à 45 degrés, la branche (1 lb) comportant un cercle (25) gradué en degré ayant pour centre l'axe (12); les deux branches (plan (11bd disposées selon un angle de 180 degrés étant gra duées en centimètre d'une façon continue, la graduation ayant pour origine la pointe (14a) du biseau (14) de la branche (lia); du côté de la base (14b) du biseau (14), les graduations étant négatives pour la branche (1 lb) et positives pour la branche (lia), l'origine étant l'axe (12); les chants (26) des branches (lia) (1 lb) de la fausse équerre (16) étant concaves de façon à guider les tiges (B) selon un angle donné.