MAITRE CORBEAU SUR SON ARBRE PERCHE...

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Alexandre Coutu
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La situation-problème MAITRE CORBEAU SUR SON ARBRE PERCHE... Le corbeau Grosgourmand aime beaucoup les noix. Il en a justement trouvé une, de masse 12 g.

On sait que lorsque l énergie au sol dépasse 0,63 joules, la noix finit en miettes et il ne peut plus la manger, tandis qu en dessous de 0,54 joules, elle ne s ouvre pas.

bec ( ce qui ajoute de l'énergie cinétique Ec à la noix ). Laquelle des 4 situations de départ doit-il choisir? Les supports de travail?

1 La situation-problème MAITRE CORBEAU SUR SON ARBRE PERCHE... Le corbeau Grosgourmand aime beaucoup les noix. Il en a justement trouvé une, de masse 12 g. Pour l ouvrir, il a pensé à cette technique : la laisser tomber sur le sol pour qu elle s ouvre. On sait que lorsque l énergie au sol dépasse 0,63 joules, la noix finit en miettes et il ne peut plus la manger, tandis qu en dessous de 0,54 joules, elle ne s ouvre pas. Le corbeau a en effet le choix entre simplement lâcher la noix depuis sa branche (La noix a alors uniquement une énergie de position initiale Ep) ou propulser sa noix vers le sol par un mouvement de bec ( ce qui ajoute de l'énergie cinétique Ec à la noix ). Laquelle des 4 situations de départ doit-il choisir? Les supports de travail?? branche 3 branche 2 branche 1 Situation A : branche 1 soit Ep A =0,38 J et v = 5 km/h Situation B : branche 2 soit Ep B =0, 53J et v = 6,5 km/h Situation C : branche 2 soit Ep C =0,53 J et v = 0 Situation D: branche 3 Ep D = 0,66 J et v = 0 Échelle: 1cm 0,5m v est la vitesse de départ que communique le corbeau à la noix en la lançant sol Les consignes Vous pouvez traiter le problème avec ou sans indice(s) (à demander au professeur). Que feriez-vous à la place de ce corbeau qui a hâte de manger sa noix? Choisissez la situation adéquate (vous préciserez la branche, son altitude par rapport au sol, et la vitesse à communiquer) et expliquez par écrit de façon détaillée le raisonnement que vous avez suivi. Vous vous attacherez à bien expliquer les différentes formes d énergie impliquées. 1

2 Documents utiles Définition de l'énergie mécanique d'une objet : La somme de l énergie de position (E P ) et de l énergie cinétique (E C ) d un objet constitue son énergie mécanique (E M ).On a représenté sur le graphique suivant l'évolution, en fonction du temps, de l'énergie cinétique, de l'énergie de position et de l'énergie mécanique d'un objet en chute libre (c'est à dire sans frottements). Expression de l'énergie de position : L'énergie de position d'un objet de masse m s'écrit : Ep = mgh avec g l'accélération de pesanteur et h l'altitude à laquelle se trouve l'objet. La grille d'évaluation Ra1 : Je sais repérer et formuler le problème. /1 Mo1 : Je connais la définition de l'énergie cinétique et la relation liant E c à m et v. /1 Co1 : Je sais trouver les informations utiles d'un document. /4 Ra8 : Je sais exploiter ces informations pour construire le raisonnement. /1 Re1 : Je sais réaliser un calcul. (étapes et unités) /4 Co7 : Je sais lire un graphique. /1 Co8 : Je sais rédiger (présentation, orthographe, phrases courtes) /3 Ra8 : Je sais mettre en évidence des relations de causes à effets. /1 Total Réaliser Raisonner Mobiliser Communiquer /4 /2 /1 /8 2

3 Infos prof TACHE COMPLEXE : ENERGIE MÉCANIQUE MAITRE CORBEAU SUR SON ARBRE PERCHE. La classe : 3 La durée :1h Dans le programme de la classe visée Les connaissances Les capacités C1.énergie de position et cinétique énergie mécanique conservation d'énergie au cours d'une chute Interpréter les échanges d'énergie Les aides ou «coups de pouce» Indices à distribuer un par un, à la demande des élèves ue cinétique L'énergie cinétique se calcule par: Ec= 0,5.m.v 2 Avec Ec en J, m en kg et v en m/s v E mécanique Ici, l'energie mécanique Em = Ec+Ep se conserve lors de la chute w échanges d'énergie Au cours de la chute, l'énergie de position se transforme en énergie cinétique x impact Au moment de l'impact de la noix sur le sol,son Ep devient nulle donc son Em équivaut à son Ec. Échelle Pour déterminer l'altitude des branches, il faut tenir compte de l'échelle suivante: 1cm sur le dessin 0,5 m en réalité 4,5 cm sur le dessin X (par exemple) X = 4,5*0,5 m Remarques et conseils 1

4 -Prérequis: les différentes formes d'énergie en mécanique L'évaluation est donc prévue en fin de chapitre. -On peut éventuellement simplifier un peu pour les classes les plus faibles en donnant les vitesses déjà en m/s. -Un point méthode sur les conversions semble essentiel avant de commencer le sujet. -Ici, la taille des pattes au bec du corbeau est négligée par rapport à l'altitude des branches,pour ne pas compliquer davantage le sujet. -BONUS possible après l'évaluation (ou avant) avec ce petit film : Autre mission possible ( avec l'aide d'un professeur de français): Vous pouvez traiter le problème avec ou sans indice(s) (à demander au professeur). L a mission 1: Que feriez-vous à la place de ce corbeau qui a hâte de manger sa noix? Choisissez la situation adéquate (vous préciserez la branche, son altitude par rapport au sol, et la vitesse à communiquer) et expliquez par écrit de façon détaillée le raisonnement que vous avez suivi. Vous vous attacherez à bien expliquer les différentes formes d énergie impliquées. La mission 2 : Pour répondre à cette question, vous écrirez une fable de votre imagination incluant des notions d'énergie, selon le modèle de La Fontaine, mais avec la suite de votre choix : Maitre Corbeau sur son arbre perché, Tenait en son bec une noix... Les indicateurs pour l'évaluation Les indicateurs proposés ci-dessous à titre d'exemple sont directement inspirés des «grilles de référence palier 3» nationales disponibles ICI. C3 Les principaux éléments de maths et la culture sci. et techno. Ö Ø Pts? C3.1 Pratiquer une démarche scientifique, résoudre des problèmes Rechercher, extraire et organiser l information utile. L'élève sait repérer les unités de l'énoncé, relever la masse et les différentes énergies Mesurer, calculer. L'élève utilise les U.S.I et effectue des conversions. Il sait se servir d'une échelle. Il sait passer d'une formule littérale à une application numérique. Raisonner, argumenter. L'élève utilise les conversions de Ep en Ec et le principe de conservation de l'énergie totale Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer avec un langage scientifique. Le raisonnement est exposé clairement C3.3 Maitriser des connaissances :l'énergie l'élève sait que l'énergie, perceptible dans le mouvement,peut revêtir des formes différentes et se transformer de l'une à l'autre C1 La maîtrise de la langue Ö Ø Pts? C1.2 Écrire Rédiger un texte bref, cohérent, construit en paragraphes, correctement 2

5 ponctué, en respectant des consignes imposées : texte argumentatif.

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