Le triptyque Matière- Énergie-Information

Les OST sont fabriqués grâce à des matériaux. Ces matériaux sont d’origine naturelle ou artificielle, et peuvent être regroupés en trois grandes familles : les métaux, les matériaux minéraux et les matériaux organiques.

Les 3 familles

Métaux

Les métaux sont des matériaux qui ont la particularité de conduire l’électricité. De manière générale, les métaux sont lourds et résistants. Il est possible de mélanger deux métaux, on obtient alors un alliage métallique.

Voici quelques métaux courants : acier, fer, cuivre, aluminium, bronze, fonte.

Matériaux minéraux

Les matériaux minéraux sont issus des roches. Ils ont des caractéristiques très variées, certains sont très résistants, d’autres plus fragiles.

Voici quelques matériaux minéraux courants : pierre, plâtre, verre, porcelaine, béton, sable.

Matériaux organiques

Les matériaux organiques sont des matériaux d’origine animale ou végétale. La plupart des matériaux organiques sont des isolants électriques, sont assez légers et sont faiblement à moyennement solides. Les plastiques sont une sous-famille des matériaux organiques.

Voici quelques matériaux organiques courants : plastique, bois, coton, cuir, papier.

Usages des matériaux

Métaux

Les métaux sont très résistants. Ils sont utilisés pour créer des objets ou des pièces mécaniques solides, ainsi que des éléments pour construire des bâtiments. L’acier est le plus utilisé.

Les métaux sont aussi des conducteurs électriques, et sont utilisés pour le transport de l’électricité, dans l’informatique et dans l’électronique. Le meilleur conducteur étant le cuivre.

Matériaux minéraux

Les matériaux minéraux sont utilisés dans la construction : murs en pierre ou en béton, fenêtres en verre, tuiles en ardoises, etc.

On se sert aussi des matériaux minéraux pour fabriquer des objets du quotidien, comme des verres, des bocaux, des assiettes, etc.

Matériaux organiques

Les matériaux organiques se retrouvent dans beaucoup d'objets du quotidien, comme les vêtements, les feuilles en papier, les sacs/caisses en carton/plastique, etc.

Le bois est utilisé pour fabriquer des meubles, dans la construction pour sa résistance et pour le chauffage.

Enfin, les plastiques, qui sont légers et peu chers, sont très utilisés pour fabriquer des objets du quotidien. Les plastiques sont aussi des isolants électriques.

Énergie électrique

L’énergie électrique est l’énergie qu’on trouve sous forme d’électricité. Elle permet de faire fonctionner la plupart des objets techniques : dans ce cas, elle est transformée en un autre type d’énergie par un système de conversion. Par exemple, on trouve les moteurs, qui permettent de passer de l’énergie électrique vers l’énergie mécanique.

L’énergie électrique est facile à produire et à transporter. En revanche, son stockage en grande quantité est compliqué (avec des batteries).

Énergie mécanique

L’énergie mécanique est l’énergie qu’on trouve sous forme de mouvement. Tous les objets techniques se déplaçant, ou possédant des pièces mobiles, produisent de l’énergie mécanique.

Énergie rayonnante

L’énergie rayonnante est l’énergie qu’on trouve sous forme de lumière. On utilise l’énergie rayonnante pour éclairer les habitations ou les villes.

Énergie thermique

L’énergie thermique est l’énergie qu’on trouve sous forme de chaleur. On utilise l’énergie thermique pour chauffer les habitations, ou dans les moteurs thermiques (voiture à essence, avion, etc.).

Énergie chimique

L’énergie chimique est contenue dans la matière, elle peut être libérée par combustion. On trouve de l’énergie chimique dans l’essence ou le bois qu’on fait brûler.

Énergie nucléaire

L’énergie nucléaire est aussi contenue dans la matière. En France, on s'en sert beaucoup pour produire de l'électricité, avec les centrales à fission nucléaire.

Les OST ont besoin de manipuler de l’information afin de prendre des décisions, de produire des actions de manière intelligente et de communiquer.

Les signaux

Pour qu’un OST puisse manipuler l’information, il faut déjà qu’il soit capable de recevoir des informations. La source de ces informations peut par exemple être un humain, l’environnement dans lequel évolue l’OST ou bien un autre objet.

L’information est transmise à l’OST sous forme de signaux. Un signal peut être :

• visuel / lumineux : l’OST reçoit l’information en la voyant, grâce à une caméra par exemple ;
• sonore : l’OST reçoit l’information en l’entendant, grâce à un microphone par exemple ;
• numérique : l’OST reçoit l’information sous forme de signal numérique binaire (suite de 0 et de 1), par un réseau WiFi, Ethernet ou par Bluetooth par exemple.

L’OST peut, de la même manière, produire des signaux visuels, sonores ou numériques pour communiquer avec un humain ou un autre OST.

Les données numériques

Les données numériques sont des informations adaptées aux OST. Ces informations se trouvent sous forme binaire, ce qui est le langage de base des OST.

Deux OST qui veulent communiquer s'échangeront des informations directement sous forme de signaux numériques.

Les données numériques peuvent aussi être stockées par l’OST, pour être utilisées plus tard. Dans ce cas, l’OST devra posséder une mémoire. La mémoire peut être une carte SD par exemple.

Capteurs

Un OST peut être équipé de capteurs. Les capteurs seront une source d’information importante. Les capteurs permettent à l’OST de récupérer des informations sur son environnement, comme par exemple la température, la proximité d’un obstacle ou la vitesse à laquelle il se déplace.

Il existe un très grand nombre de capteurs, et ils permettent la plupart de temps de produire des données numériques que l’OST pourra manipuler ou stocker.