Séance 1 : Situation de départ : s interroger sur un objet technique : l essoreuse à salade

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1 Sciences et technologie Etude d un objet technique L essoreuse à salade Séances 1 à 5 réalisées avec Pauline Rigal, stagiaire M1 Objectifs : Matériaux et objets techniques Identifier les principales évolutions du besoin et des objets. Décrire le fonctionnement d objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions. Matière, mouvement, énergie, information Observer et décrire différents types de mouvements. Elaborer et mettre en œuvre un protocole pour appréhender la notion de mouvement et la mesure de la valeur de la vitesse d un objet (mouvement circulaire) Séance 1 : Situation de départ : s interroger sur un objet technique : l essoreuse à salade Objectif : rencontrer un objet technique à travers les changements qu il a subi dans le temps en rapport avec l évolution des besoins de l homme et l évolution technologique. Présentation de l ancienne essoreuse à salade ainsi qu une vidéo montrant son utilisation. Puis, quelques élèves essaient (mouvement d hélice avec le bras). Mise en évidence de la fonction d usage. Présentation ensuite d une essoreuse à salade moderne. Manipulation des enfants par groupes de 4 : salade mouillée + essoreuse pour chaque groupe. Comparaison des deux objets techniques afin de repérer les évolutions. Définition : un objet technique est un objet fabriqué par l homme qui répond à un besoin. «Maintenant que nous avons testé les objets, nous allons les comparer en remplissant ensemble ce tableau.» Tableau rempli (qui sert de trace écrite pour les élèves) : Critères de comparaison Ancienne essoreuse à salade Essoreuse à salade d aujourd hui Pourquoi ce changement? Forme / Taille - Forme ronde - Elle est adaptée pour essorer une salade. - Forme ronde - Elle est adaptée pour essorer une salade. Matière - Fer - Plastique - On n observe pas de changement car l objet est adapté aux besoins de l homme. - Meilleure hygiène (l objet ne rouille pas).

2 Aspect visuel : «Est-ce que cet objet me plait? Estce que je le trouve beau?» (= fonction d estime) Conséquences sur l environnement Energie Principe de fonctionnement CoSciences : Projet interdisciplinaire sur l alimentation Année Elle n est pas colorée. - Elle est plus basique. - Elle est plus écologique car elle est plus solide. - Energie manuelle - On met la salade à l intérieur, c est le bras qui tourne. - L eau est éjectée avec le mouvement (=énergie cinétique). = Séparation de l eau et de la salade - Elle est colorée. - Elle peut se casser plus facilement. - Energie manuelle + mécanisme - On met la salade à l intérieur, - On tourne la manivelle, - C est le mécanisme qui éjecte l eau. = Séparation de l eau et de la salade - L utilisation de la matière plastique rend plus facile la fabrication. - L essoreuse à salade d aujourd hui est plus colorée pour être plus jolie à regarder. - La nouvelle est moins écologique. - La nouvelle essoreuse apporte plus de confort (on n a pas besoin de sortir dehors). - Elle est plus facile à utiliser. - Le mécanisme permet d aller plus vite. - La nouvelle essoreuse à salade est plus efficace. Séance 2 : Faire émerger les représentations initiales des élèves sur le mécanisme de l essoreuse moderne. «Nous avons vu que l essoreuse à salade est un objet technique qui a évolué dans le temps. Pouvez-vous me rappeler le principal changement que nous avons relevé?» Dans l essoreuse moderne, il y a un mécanisme qui permet de séparer l eau de la salade (fonction d usage) «Comment fonctionne ce mécanisme?» Les élèves sont par groupes de 4 et ont chacun une essoreuse à salade ainsi qu une feuille A3 sur laquelle ils peuvent faire des dessins, des schémas et écrire des explications. Ils peuvent démonter le couvercle s ils le souhaitent.

3 Productions des élèves : Groupe 1 : Esteban/ Nathan / Jules / Léonie un dessin Groupe 2 : Emmie / Naya / Léo / Léa Le fait de tourner la manivelle fait tourner le dispositif à l intérieur et l eau s éjecte sur les côtés. La «cagette à salade» tourne 2 fois plus vite car la petite roue à dents est coincée dans la plus grande roue et cela fait accélérer le mouvement. Groupe 3 : Tom / Lisa / Salaheddine / Ely «le couvercle s attache à la petite panière et quand on tourne la manette la panière tourne et l eau s éjecte» Groupe 4 : Jérémy / Augustin / Anaïs «le système d engrenage fait aller plus vite car il y a un grand engrenage qui fait tourner le petit plus vite» Groupe 5 : Bastien / Maya / Paola / Elwen «il y a 3 mécanismes dans la tourneuse à salade. Le premier mécanisme est la grande roue dentée. Le deuxième mécanisme est la petite roue dentée» Groupe 6 : Orane / Arthur / Sarah / Clara «Il y a deux engrenages qui sont le principe de ce mécanisme.» Ils ont mis en évidence qu il y avait un engrenage (sans utiliser le terme) : deux roues dentées calées qui se transmettent un mouvement de rotation par le contact des dents. Une roue dentée plus grande et une autre plus petite et ils ont recherché le sens de rotation. Ils ont compris que le mouvement éjecte l eau. Ils nous expliquent qu il y a une transmission de mouvement entre la partie où est la manivelle et le bas de l E à S Ils ont mis en évidence que le panier à salade tourne plus vite, mais combien de fois réellement plus vite? Il y a une roue dentée plus grande que l autre et cela joue un rôle dans le fait que le panier à salade tourne plus vite (accélération) Ils ont compris que le mouvement éjecte l eau Idée de transmission de mouvement comme groupe 2 Ils ont mis en évidence qu il y avait un engrenage avec une roue dentée plus grande et une autre plus petite Transmission de mouvement avec la plus grande qui fait tourner la plus petite plus vite. Confusion avec le terme mécanisme Ils ont mis en évidence qu il y avait une grande roue dentée et une petite roue dentée Terme engrenage mais confusion dans son utilisation

4 Séance 3 : Comprendre la transmission d un mouvement de rotation Rappel de la séance précédente puis mise au point collective du vocabulaire. Grande roue dentée Fonction :? Couvercle : ferme l'objet ; empêche l'eau ou la salade de s'échapper Panier : contient la salade ; les trous permettent l'évacuation de l'eau récupérée dans la cuvette Manivelle : sert à faire tourner la grosse roue dentée Petite roue dentée Fonction :? Cuvette : récupère l'eau ; sert de support au panier Les groupes passent chacun leur tour au tableau afin d expliquer ce qu ils ont compris du mécanisme de l essoreuse dans l ordre suivant : Groupe 3 (idée de transmission de mouvement) Groupe 5,1, 6(mise en évidence de plusieurs pièces à l origine du mécanisme : une grande roue dentée et une petite roue dentée : introduction du mot engrenage) Groupe 4 (le fait que l engrenage soit composé de 2 roues de tailles différentes a un effet sur la vitesse / c est la plus grande roue dentée qui fait tourner la petite plus vite.) Groupe 2 (tourne deux fois plus vite) Mise en mot collective de la trace écrite : L essoreuse à salade est un outil technique qui sert à séparer la salade de l eau. Pour cela elle dispose d un engrenage qui est composé de deux roues dentées, transmettant par le contact des dents un mouvement de rotation l une à l autre. La roue dentée la plus petite tourne plus vite que la grande. + coller l essoreuse à salade et la légende.

5 Séance 4 : Mettre en place un protocole expérimental permettant de vérifier une hypothèse. Réactivation de la séance précédente puis formulation collective de l hypothèse : «Il semble que la différence de taille des roues dentées a un effet sur le mouvement de rotation du panier (il tourne plus vite)» «Le but de notre séance d aujourd hui sera de valider ou non cette hypothèse. Chaque groupe aura une feuille qui sera à compléter puis à me rendre en fin de séance. En haut de cette feuille est notée l hypothèse que nous cherchons à valider. En dessous je vous demande dans un premier temps de proposer un protocole, une expérience possible pour démontrer que la taille des roues dentées a un effet sur le mouvement à l aide de ce matériel (grande roue dentée, petite roue dentée ). Au cours de cette première phase vous n avez pas le droit de toucher le matériel, mais vous pouvez seulement le regarder. Votre protocole pourra se présenter sous la forme d un texte ou d un schéma (crayon à papier, flèches droites, soin). Puis une fois que vous avez fait cela, vous m appeler et je vous donnerai le matériel nécessaire pour modéliser, mettre en place votre expérience. Enfin, vous noterez vos résultats, vos observations.» Le document donné aux élèves est sur la page suivante. Il est ramassé par la maîtresse à la fin de la séance.

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7 Séance 5 : Conclure sur le fonctionnement de l essoreuse à salade. Valider ou non une hypothèse. Les fiches détaillant les protocoles expérimentaux des différents groupes ont été scannées et sont projetées sur le TBI lorsque le groupe vient expliquer son protocole et donner sa ou ses conclusions. Nous arrivons à la conclusion que la différence de taille des roues composant un engrenage a bien un effet sur le mouvement de rotation : 1. Si une grande roue entraîne une plus petite, la plus petite roue tourne plus vite et inversement. 2. Les élèves ont également mis en évidence l influence du nombre de dents de chaque roue. Par exemple, si la petite roue a 4 fois moins de dents que la grande, elle tournera 4 fois plus vite que la grande. Certains groupes ont même réalisé une expérience témoin avec deux roues identiques. Phrases de synthèse : l essoreuse à salade d aujourd hui est plus efficace grâce à son mécanisme. C est un système d engrenage composé d une grande roue dentée et d une petite roue dentée qui permet d accélérer le mouvement et de faire tourner le panier plus vite.

8 Séance 6 CoSciences : Projet interdisciplinaire sur l alimentation Année Réinvestir des connaissances. Emettre une conjecture. Se confronter aux autres et argumenter. Réaliser un protocole expérimental pour valider une hypothèse. Rappel du travail effectué avec Pauline sur l essoreuse à salade et de tout ce qu on a appris : documents dans le porte-vue. Fiche d exercices permettant d émettre des conjectures à partir de ce qui a été appris sur le fonctionnement des engrenages. Explication de la fiche, travail individuel puis en groupe. Mise en commun.

9 Les exercices 1 et 3 ne posent pas de problèmes, tous les élèves sont d accords. En revanche les deux mécanismes proposés en exercice 2 divisent la classe. Un représentant de chaque point de vue vient expliquer et argumenter en s appuyant sur les connaissances acquises sur les engrenages. On parvient à une entente, on vérifie notre hypothèse par l expérience avec le matériel. Hypothèse validée. Séance 7 Elaboration collective d une trace écrite sur ce qu on a appris au sujet des engrenages.

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11 Prolongement possible avec l étude du batteur mécanique.

12 Fiche Protocole :

13 Fiche protocole avec hypothèse et modélisation :

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