Les engrenages Présentation Cycle 3

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Jérémie Picard
il y a 6 ans
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1 Les engrenages Présentation Cycle 3 Points du programme abordés (I.O.) Cycle 3 : Le monde construit par l homme : Objets mécaniques, transmission de mouvements. L énergie : Exemples simples de sources d énergies (fossiles ou renouvelables). Maîtrise du socle commun Fin de CM2 : Deuxième palier Compétence 3. Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique B) La culture scientifique et technologique L élève est capable de : - pratiquer une démarche d investigation : savoir observer, questionner ; - manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter ; - exprimer et exploiter les résultats d une mesure ou d une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique à l écrit et à l oral ; - maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques ; - mobiliser ses connaissances dans des contextes scientifiques différents et dans des activités de la vie courante. Objectifs Analyser et comparer le fonctionnement de différents objets techniques de la vie quotidienne dans lesquels un mouvement est transmis ou transformé ; Identifier ces transformations et ces transmissions ; Manipuler des systèmes simples de transmission de mouvement et les schématiser ; Comprendre l intérêt de ces dispositifs (pour aller plus vite, pour moins se fatiguer, pour inverser le sens de rotation) ; Modéliser un objet technique existant ; Utiliser le matériel pour vérifier ; Mener une investigation ; Acquérir un vocabulaire spécifique. Vocabulaire Mouvement, transmission, transformation, rotation, translation ; Engrenage, roue dentée ; Poulie (+ gorge) et courroie ; Démultiplier, surmultiplier, vitesse, force, sens du mouvement.

2 Avant de venir à l école des sciences Tri d objets techniques Objectifs : Amener les élèves à partir d'un questionnaire et d'une série d'objets à faire part de leurs représentations à propos de ce que peut être un mécanisme, un objet avec mécanisme, un objet avec transformation du mouvement. Repérer 2 grands types de mouvements : mouvement circulaire et mouvement linéaire. Amener les élèves à utiliser en situation les mots transmission et transformation du mouvement. Matériel : A récupérer ou à présenter en photos : essoreuses à salade, clés à molette, tirebouchons, tournevis automatiques, pinces, cassettes audio, cutters sans lame, bouteilles avec bouchon, boulons (ensemble vis + écrou), vis, écrous, clés plates, casse-noix, pinces à linge... Déroulement de la séance : 1. Mise en situation : Pour démarrer, proposer l'essoreuse à salade avec un questionnaire pour que les élèves formulent leur point de vue sur les mécanismes. Les élèves ont l'objet essoreuse à leur disposition, seul le couvercle est étudié. Exemple de questions : - Qu'est-ce que c'est pour toi qu'un objet avec un mécanisme? - A quoi peut servir un mécanisme dans le cas du couvercle à salade? - Cite d'autres objets simples dans lesquels il y aurait un mécanisme. 2. Confrontation - problématisation clarification : Récupérer les questionnaires de départ et lire quelques définitions données du mot mécanisme à propos de l'objet essoreuse à salade. Noter les désaccords au tableau, ils constituent le point de départ du travail de cette séquence. 2 cas de figure : - Il y a désaccord à propos de la définition de mécanisme (le plus souvent) : proposer une recherche documentaire (dictionnaire et encyclopédies) - Il n'y a pas de désaccord : proposer aux élèves un tri collectif de quelques objets pour éprouver, compléter la définition donnée. Puis confronter la définition de classe à celle des dictionnaires et encyclopédies. Exemple de définition à laquelle on peut arriver : Un objet avec mécanisme est un objet fait de plusieurs pièces qui peuvent avoir des mouvements les unes par rapport aux autres. Définition «Petit Larousse»2001 : «Combinaison de pièces disposées de façon à obtenir un résultat déterminé (entraînement, freinage,...)» 3. Trier des objets : Par groupe, les élèves reçoivent une série d'objets (voir matériel) et doivent les trier selon qu ils possèdent un mécanisme ou non.

Synthèse : Les élèves font part de leurs désaccords s'il y en a, cela permet de tester d'éprouver la définition construite précédemment. Objets sans mécanisme Objets avec mécanisme 4.

Synthèse confrontation : Faire représenter au tableau 2 objets dont le mouvement est différent, préciser où se trouve le mécanisme et trouver la «direction» des mouvements ( mouvement «tourne»,

3 Synthèse : Les élèves font part de leurs désaccords s'il y en a, cela permet de tester d'éprouver la définition construite précédemment. Objets sans mécanisme Objets avec mécanisme 4. Les mouvements : Proposer aux élèves de représenter simplement 1 ou 2 objets avec mécanisme, et de montrer (en codant par exemple) le ou les mouvement(s) existant dans l'objet. Synthèse confrontation : Faire représenter au tableau 2 objets dont le mouvement est différent, préciser où se trouve le mécanisme et trouver la «direction» des mouvements ( mouvement «tourne», mouvement «avance et recule»). Introduire à l'aide du codage des flèches, les notions de mouvement circulaire (se fait autour d'un cercle, d'un rond ; chaque point de l'objet décrit un arc de cercle) et mouvement linéaire (se fait le long d'une ligne ; chaque point de l'objet décrit une trajectoire rectiligne, en ligne droite). Il y a donc 2 familles de flèches, donc 2 familles de mouvements. Les mouvements linéaires Les mouvements circulaires Classer collectivement quelques objets selon le type de mouvement mis en jeu, certains des objets fonctionnent à la fois à l'aide de mouvements circulaires et de mouvements linéaires (ex : le tire-bouchon qui sera représenté au tableau 5. Classement les objets selon les mouvements : Classement rapide par groupe, certains objets se trouvent dans 2 catégories (mouvements linéaires, et mouvements circulaires). Synthèse : Transmission et/ou transformation Caractériser les systèmes à 2 mouvements avec appui visuel de plusieurs objets Pour certain objet, un mouvement en produit un autre, parfois le mouvement change (linéaire / circulaire - accélère), il se transforme. Pour d'autres un mouvement provoque un autre mouvement de même nature sans modification, il se transmet. (exemple : stylo à bille rétractable)

4 Le jour de votre visite à l école des sciences Le travail mené à l école des sciences s organisera en deux temps : A la découverte des engrenages, poulies et courroies Propriétés des engrenages, poulies et courroie par un questionnement autour de boîtes-mystère Réalisation d un défi en s appuyant sur les notions découvertes précédemment Un objet fonctionnant avec des engrenages : le moulin à eau Le moulin : fonction et fonctionnement - Qu est-ce-qui permet dans un moulin de faire tourner les engrenages? Construire et tester une roue à aube. De retour en classe Moyens de transmission et objets techniques Les engrenages dans les objets de la vie quotidienne : observer et comprendre, en s appuyant le travail fait à l école des sciences, l intérêt de les utiliser. Découvrir d autres moyens de transmission et de transformation de mouvement : crémaillère-roue dentée, pignon et chaîne, bielle-manivelle Elaborer et construire un objet en mouvement et comportant un moyen de transmission. Les engrenages L énergie L eau comme source d énergie pour produire de l électricité. D autres sources d énergie. Le moulin à eau Visite d un moulin à eau. Elaborer et construire une maquette de moulin.

5 Quelques ressources LIVRES : Pédagogie : Fiche connaissance n 25 Documents d application des programmes Ministère de l éducation nationale Documentaires : Les roues et les engrenages - Caroline Rush Gamma Disques, mécanismes, engrenages - Elizabeth Amzallag-Augé - Editions du Centre Pompidou - Collection Zigzart Les machines Charline Zeitoun et Peter Allen Mango Jeunesse Collection Kezako Comment ça marche? Machines et engins - Nick Arnold et Allan Sanders - Gallimard jeunesse Albums et romans : Machines - Chloé Poizat Rouergue Le manège de Petit Pierre - M. Piquemal, C. Merlin - Albin Michel Les machines de Munari - B. Munari - Ceranrs SITES INTERNET : Site de la main à la pâte avec un module sur les engrenages : et sur le batteur à œufs : Destiné aux 8-12 ans, ce site aborde les machines simples (roue, plans inclinés, leviers, poulies, engrenages ) de manière drôle et ludique et permet de comprendre les bases de la physique avec des expériences et des simulations : Animation de différents sortes de transmission de mouvement : Site du musée des arts et métiers de Paris : CD-ROM : Engrenages et manivelles : voyage au coeur des sciences et techniques - Mathieu Sabarly - Musées des Techniques et Cultures Comtoises : Découverte des techniques des musées de Franche-Comté - Animations 3D, vidéos, quizz, fiches bricolage... pour tout connaître des installations hydrauliques et techniques encore en fonctionnement en Franche-Comté.

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