FICHE PEDAGOGIQUE Mr. SAURON LES MATERIAUX

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1 FICHE PEDAGOGIQUE Mr SAURON LES MATERIAUX Connaissance des matériaux Objectifs Reconnaître et nommer par grandes familles, les matériaux utilisés A l issue de la séance, l élève devra être capable de : Situer chronologiquement les matériaux D énoncer très succinctement les caractéristiques des différents matériaux D énoncer les premières notions présentées sur le recyclage des matériaux Méthode Recherche individuelle Contrainte préalable Aucune Evaluation Exactitude des réponses du questionnaire 1h30 Durée Travail demandé à l élève : Dans un premier temps, l élève lit les fiches d information qui correspondent à un résumé de l historique des matériaux Dans un deuxième temps, il répond aux questions posées

2 2 Définition d un matériau Un matériau est une substance, une matière destinée à être mise en forme Historique des matériaux Les objets en silex et en os La fabrication par l'homme d'outils en silex et en os marque le début du paléolithique Le silex était la pierre dure la plus utilisée par les hommes de la Préhistoire A l'origine, il y a plus de deux millions d'années, ils se servaient de galets sommairement taillés à une extrémité Puis, au cours des millénaires, ils apprirent à fabriquer des silex taillés sur deux faces, à les rendre très coupants et à leur donner de multiples usages Abondant presque partout, le silex était extrait sous la forme de blocs dont ils pouvaient obtenir de nombreux outils différents A partir d'un même bloc, un tailleur de pierre façonnait plusieurs lames ainsi que des grattoirs, des poinçons et même des pointes de flèches lorsque l'arc fut inventé (vers av J-C) A quoi servaient-ils? Ses outils étaient pointus et tranchant Les actions possibles avec ces outils sont des chocs ou des frottements on peut donc en conclure qu ils servaient à : percer graver couper trancher gratter Les outils prolongement de la main Ces outils en silex étaient montés sur un manche en bois qui protégeait la main des arêtes coupantes et qui permettait de décupler sa force A quoi servaient-ils? Ses outils ont été utilisés pour travailler des matériaux d origine végétale ou animal (OS) L homme par exemple découpaient les animaux qu il avait chassés, et utilisait leur viande comme nourriture Les peaux permettaient la confection de vêtements

3 Reconnaître et nommer par grandes familles les matériaux utilisés CONNAISSANCE DES MATERIAUX 3/9 L argile : Le premier art du feu Une autre invention capitale : la céramique Depuis longtemps l homme utilise l argile pour fabriquer des statuettes ou des briques Puis sans doute par hasard l homme à découvert que la chaleur du feu durcît l argile la transformant en une matière cassante mais presque aussi dure que la pierre C est la terre cuite Cette matière permet alors la fabrication de récipients permettant la conservation des aliments et de renfermer des liquides Cette terre peut donc : Humide se façonner et mis en forme facilement Sèche conserver dans le temps la forme qui lui à été donnée Cuite résiste à des condition particulières d utilisation (Comme résister au contact de l eau) A quoi servait-elle? La terre cuite va permettre à l homme de transporter des liquides et permettre de développer des techniques de conservation des aliments Les métaux naturels Il existe certains métaux à l état naturel Depuis longtemps l homme à été attiré par la beauté et l éclat de certaines pierres Les pépites d or en sont un exemple parlant Il orne les bijoux et les objets Le cuivre fût découvert au Moyen Orient, et fût utilisé dans la fabrication de divers objets La maîtrise de la transformation des minerais La métallurgie est née il y a 5000 ans Un jour l homme découvre que certaines pierres fondent à la chaleur et se prête à n importe qu elle forme Le feu durcit l argile et fait fondre ces curieuses pierres! Ainsi commence l âge du cuivre L âge du bronze lui succède vite La fusion de certains minéraux comme l étain ajouté au cuivre permet d obtenir un matériau plus résistant

4 4 Les matériaux les plus utilisés aujourd hui : La fonte La fonte est un alliage (c'est-à dire un mélange) de fer et de carbone comme l acier mais la concentration en carbone est plus élevé que l acier (au moins 2 %) Le carbone est un élément non métallique que l on trouve dans le charbon, les mines de crayon ou le diamant La fonte sort liquide du haut-fourneau dans lequel elle est fabriquée Elle a une température de l ordre de ; elle se moule facilement et garde très fidèlement la forme de l objet que l on désire fabriquer Ex : plaque d égout, plaque de cheminée, etc L acier L acier comme la fonte est aussi un alliage de fer et de carbone mais la concentration est moins élevée (moins de 2 % de carbone Il existe une grande variété d'aciers qui dépendent de l'usage que l'on veut en faire : on trouve ainsi, les aciers inoxydables, les aciers dures, les aciers souples L'acier permet la fabrication : d outils chirurgicaux, carrosseries de voitures, vis, etc Ci dessous un schéma du processus de fabrication de la fonte et de l acier

5 Reconnaître et nommer par grandes familles les matériaux utilisés CONNAISSANCE DES MATERIAUX 5/9 L aluminium Gris-blanchâtre, l aluminium présente l avantage de résister à la corrosion et est très léger Il permet d obtenir des objets aussi différents que la fine feuille servant à l emballage du chocolat jusqu aux grandes pièces des avions On peut réaliser des alliages à partir d'aluminium : ex : le zamac avec lequel on fabrique nos taille-crayons ex : le duralumin avec lequel on fabrique des pièces d'avion, de voiture Les métaux cuivreux Le cuivre est un métal de couleur rouge Dans nos maisons, il est présent partout, sous forme de fils et de tuyaux : les fils distribuent l électricité car le cuivre est un conducteur électrique On peut réaliser des alliages à partir de cuivre : ex : le laiton avec lequel on fabrique les trompettes ex : le bronze avec lequel on fabrique des statues Les matières plastiques Les matières plastiques sont des matériaux synthétiques : ils n existent pas à l état naturel Ces matériaux sont créés par transformation chimiques, des produits naturels tels que le charbon, le sel, le lait, le pétrole ou le bois Leurs propriétés sont très diverses, certaines peuvent même remplacer l acier dans la fabrication de pièces métalliques Il existe trois catégories de matières plastiques : les thermoplastiques que l'on ne peut mettre en forme (plier, arrondir, ) quand ils sont chauffés Si on les chauffe à nouveau, ils retrouvent leur forme de départ Ex le fauteuil de jardin les thermodurcissables qui ne sont pas déformables à la chaleur A température élevée, ils fondent, mais ne retrouvent jamais leur forme de départ! Ex : les queues de casseroles Les élastomères qui son des matériaux qui se déforment lorsqu on les compresse mais qui retrouve leur forme dès que la compression cesse

6 6 Les matériaux et l environnement Le problème de l élimination des déchets POLLUTION : si un objet qui a été utile en remplissant sa fonction est abandonné dans la nature, il devient un déchet nuisible Hors il existe un potentiel qu'il contient encore dans sa matière Il faut donc essayer de rechercher une valorisation des déchets Constat : Un français génère environ 1 kilo de déchet par jour Ce qui donne environ 400 kg de déchets par an qu il faut éliminer Actuellement la plupart des déchets ne sont pas valoriser Les années futures vont être marquées par un vaste programme de valorisation des ces déchets Réagir : La solution relève d'un meilleur civisme pour chacun d'entre nous Les méthodes : LE REEMPLOI : Cela consiste à réutiliser l'objet sans le transformer L'emballage consigné en verre est un exemple Une bouteille plastique n'est jamais réutilisée tel qu'elle pour des produits alimentaires L'INCINERATION : (Valorisation énergétique) 20% des ordures ménagères sont incinérées La présence du plastique dans ces déchets permet une meilleure combustion La fabrication des matières plastiques nécessite l'utilisation de fuel En brûlant les matières plastiques, on peut ainsi récupérer une partie de cette énergie Mais l'incinération des matières plastiques dégage des fumées nocives pour l'environnement

7 Reconnaître et nommer par grandes familles les matériaux utilisés CONNAISSANCE DES MATERIAUX 7/9 LE RECYCLAGE DES MATERIAUX : (Valorisation matière) Les métaux sont les plus faciles à recycler Pour les matières plastiques c est un peu plus compliqué car il existe une multitude de variété de matières plastiques Il n'est pas possible de traiter un lot de matières plastiques En effet les différents plastiques ne peuvent pas êtres mélangés Il faut donc les trier Aujourd'hui plus de 30% des déchets plastiques contenus dans les ordures ménagères sont déjà valorisés en FRANCE DEUX TYPES DE TRI SONT POSSIBLES : D'une par un tri à la source C'est à dire par les ménages lors du dépôt de leurs ordures, appelé COLLECTE SELECTIVE D'autre part un tri effectué dans les usines de traitement des ordures avant leur incinération ou leur réutilisation A l'heure actuelle, on n'effectue de collecte sélective de matières plastiques que pour les bouteilles en PVC Le PVC récupéré permet de fabriquer des objets divers à usage non alimentaire Tuyau, tube Décodez les emballages! Pour favoriser le tri des emballages plastiques, un système de codage a été mis au point aux ETATS-UNIS Ce système est employé en EUROPE par les transformateurs Ce système n'est pas définitif et un système EUROPEEN est en cours d'élaboration Les producteurs de matières plastiques participent au programme VALORPLAST et s'engagent à reprendre les déchets plastiques triés en vue d'un recyclage Les conditionneurs, peuvent participer au programme ECO-EMBALLAGES, qui consiste à aider financièrement les mesures prises pour la valorisation des déchets Les adhérents au programme ECO- EMBALLAGES apposent le "POINT VERT" sur leurs emballages mais ne signifie en aucun cas que l'emballage est recyclable Attention le choix d un matériau dépend de plus en plus au fait qu il soit recyclable

8 8 POUR t'entrainer, Réponds proprement aux questions ci-dessous 1 - Donner la définition d un matériau Historique : 2 - Comment appelle-t-on les premiers matériaux? Que pouvait faire l homme à l aide de ces outils? * * 3 - Par quel procédé, peut-on rendre l argile aussi dure que la pierre? 4 - Qu est-ce qu un métal naturel? Citer deux exemples * * 5 - Compléter la phrase suivante : Le bronze est un mélange de et de 6 - Qu'est-ce qu'un alliage? Inventaire des matériaux les plus utilisés aujourd'hui : 7 - Quels sont les 5 matériaux les plus utilisés aujourd hui? * * * * * 8 - Comment obtient-on de la fonte? Citer un objet en fonte

9 Reconnaître et nommer par grandes familles les matériaux utilisés CONNAISSANCE DES MATERIAUX 9/9 * 9 - Comment obtient-on de l'acier? Citer un objet en acier * * 10 - A partir de quoi obtient-on du Duralumin? Citer un objet en Duralumin * * 11 - Comment obtient-on du laiton? Citer un objet en laiton * * Les matériaux et l'environnement : 12 - Citer les deux catégories de matériaux plastiques, et pour chaque catégorie un exemple ** 13 - Quelle quantité de déchet jette un français en dix ans? 14- Quelle solution pouvons-nous adopter chez nous ou dans nos communes pour faciliter le recyclage? 15 - Quels sont les matériaux les plus faciles à recycler? 16- Quels sont les matériaux les plus difficiles à recycler? 17- Pourquoi sont-ils difficiles à recycler?