2- L énergie. À quoi sert l énergie?

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1 2- L énergie I- À quoi sert l énergie? Les élèves ont travaillé par deux sur une situation de recherche. Chaque binôme reçoit un nom de la liste ci-dessous et doit dire à quoi l objet sert et quelle est sa source d énergie c'est-à-dire ce qui permet de le faire fonctionner.

2 Un lave-linge Un batteur électrique Un four à microondes Un chauffe-eau solaire Un aspirateur Un bateau à voile Une automobile Une bûche enflammée Une plaque chauffante Un escalier roulant Un carrosse Une bicyclette Un radiateur de chauffage central Une lampe de poche Un fer à repasser Une bougie Un poêle à charbon Une lampe à pétrole

3 Réponses collectées après une mise en commun et une discussion : Sert à (se) déplacer (mouvement) Sert à (se) chauffer Sert à (s ) éclairer Un lave-linge «électricité» Un batteur électrique «électricité» Un four à micro-ondes «électricité» Une bûche enflammée bois Une plaque chauffante «électricité» Un radiateur de chauffage central mazout ou gaz Un fer à repasser «électricité» Un poêle à charbon charbon Un chauffe-eau solaire Soleil Un aspirateur «électricité» Un bateau à voile vent Une automobile «électricité» Un escalier roulant «électricité» Un carrosse tiré par des chevaux énergie musculaire Une bicyclette énergie musculaire Une lampe de poche réaction chimique Une bougie dérivés du pétrole Une lampe à pétrole pétrole - Dans un premier temps, nous gardons le terme «électricité» comme source d énergie. Nous approfondirons par la suite son origine. - Le carrosse était tiré grâce aux chevaux. La notion de travail réalisé par les muscles n est pas venue tout de suite. Mais pour la bicyclette, l analogie est rapidement apparue. - La réaction chimique pour la pile n a pas été trouvée.

4 - Le bois n a pas été trouvé comme source d énergie. Pour l élève, c était «le feu». Il n y avait pas besoin de combustible. Avec le recul, nous nous rendons compte qu il manque une colonne à ce tableau : «Sert à communiquer». En effet, nous pourrions rajouter à la liste téléphone, ordinateur, télévision II- Quels sont nos besoins en énergie? Les élèves ont mené une enquête auprès des grands-parents. (Source : Sciences Cycle 3 - Livre de l élève - Collection Odysséo. 64 enquêtes pour comprendre le monde) Enquête de Lorie : En ville À la campagne

5 Après une mis en commun de cette enquête, il ressort que : - les logements étaient chauffés avec du mazout, du charbon ou du bois ; - il y avait un véhicule en moyenne par foyer ; - de nombreux appareils électriques étaient déjà utilisés. Par rapport à aujourd hui, il manque les ordinateurs, les jeux, les téléphones mobiles. En 1973, les pays producteurs de pétrole augmentent fortement leur tarif et la France doit se tourner vers de nouvelles productions d énergie comme l énergie nucléaire. Depuis notre consommation n a cessé d augmenter. Notre demande en électricité est très grande. Les réserves accessibles en pétrole et en charbon s amenuisent. Il faut donc se tourner vers d autres énergies.

6 III- Les énergies épuisables et les énergies renouvelables? L école des Sciences de Châteauneuf-Les-Bains nous a prêté des images et les élèves ont pu réaliser un tri : énergies épuisables et énergies renouvelables. Au préalable, les deux définitions ont été précisées et chaque image a été décrite. Énergie épuisable : qui s épuise, que l on n a plus après utilisation. Comme une pomme que l on mange, il n en reste plus après le repas. Énergie renouvelable : c est une énergie qui se renouvelle, qui revient grâce à la nature. Si le renouvellement ne dure pas plus d une cinquantaine d années, on dit que la source d énergie est renouvelable. Il faut préciser ici comment se forment le charbon et le pétrole et insister sur le temps nécessaire à leur formation. ÉNERGIE ÉPUISABLE Centrale nucléaire (éléments radioactifs) Raffinerie (pétrole) Gazoducs (gaz) ÉNERGIE RENOUVELABLE Eolienne (vent) Four solaire (soleil) Centrale hydraulique (eau) Moulin à eau (eau) Four à bois (bois) Panneau solaire (Soleil) Poêle à bois (bois) Moulin à vent (vent) Voiture solaire (Soleil) Barrage hydraulique (eau) Char à voile (vent) IV- D où vient l électricité? Un déplacement à l école des Sciences de Châteauneuf-Les-Bains nous a donné la possibilité de construire des dispositifs permettant de transformer l énergie de l eau ou du vent pour produire de la lumière ou un mouvement (construction de moulinets, d une roue à aubes ou d une éolienne). L objectif est de développer chez l élève la démarche expérimentale dans l esprit de La main à la pâte. Un autre objectif visé est une sensibilisation au développement durable en percevant le fonctionnement d une énergie renouvelable.

7 IV-1 Notion de circuit ouvert et de circuit fermé DÉFI N 1 : COMMENT ALLUMER L AMPOULE? COMMENT ALLUMER L AMPOULE EN ÉLOIGNANT L AMPOULE DE LA PILE? Ceci ne fonctionne pas car il faut que les fils touchent les bornes de la pile. Une borne de la pile doit toucher le culot de l ampoule et l autre borne doit toucher le plot. On obtient «une chaîne électrique». On appelle cela un circuit électrique. Ici il est fermé. Si l on débranche un fil, le circuit est ouvert. C est le rôle d un interrupteur.

8 COMMENT ALLUMER 2 AMPOULES EN ÉLOIGNANT L AMPOULE DE LA PILE? Il faut obtenir un circuit fermé. Le schéma ci-dessus ne permet pas d allumer l ampoule car on n utilise pas les 2 bornes de la pile.

9 Ici on obtient bien un circuit fermé qui passe par les 2 bornes de la pile. Le schéma de gauche ne permet pas l allumage des ampoules car on n utilise pas les 2 bornes de la pile.

10 Les élèves ont comparé le circuit en série et le circuit en parallèle. IV-2 Une autre source d énergie : la dynamo DÉFI N 2 : COMMENT ALLUMER L AMPOULE SANS PILE ÉLECTRIQUE? Les élèves ont dans un premier temps, observé le fonctionnement d une dynamo de bicyclette. Quand on pédale, la grande roue entraîne le galet. Dans la dynamo, ce mouvement fait tourner un aimant qui se trouve à l intérieur d un fil de cuivre enroulé et très serré. De l électricité est produite et cela permet d allumer l ampoule.

11 Il faut réaliser un circuit fermé et faire tourner très vite le galet. Nous avons fait tourner le galet avec nos mains en utilisant notre énergie musculaire.

12 IV-3 Comment remplacer l énergie musculaire? DÉFI N 3 : COMMENT ALLUMER UNE AMPOULE SANS UTILISER D ÉNERGIE MUSCULAIRE? Certains groupes d élèves ont voulu utiliser l énergie de l eau. Le premier moulinet ne fonctionne pas ; les pales ne sont pas dans une bonne position. Il faut fabriquer une roue de moulin à eau. Les pales seront en liège car c est léger.

13 Nous avons mesuré le périmètre de la roue avec un mètre-ruban, il faisait 23 cm. Puis on a calculé l espace pour placer les 6 pales (division par 6).

14 Dans le premier cas le galet ne tourne pas. Pour que le galet tourne vite, il faut un jet d eau puissant. Ici le même galet est entraîné.

15 Chaque groupe a expliqué le dispositif trouvé pour répondre au défi. Une maîtresse a traduit la Langue des Signes Française. Nous avons collé des cuillères en plastique sur des bâtons fixés à la roue. Le poids de l eau dans la cuillère faisait tourner la roue. Une nouvelle cuillère était ensuite remplie

16 D autres groupes d élèves ont voulu utiliser l énergie de l air. Pour faire les pales, nous avons utilisé des couteaux inclinés pour qu ils prennent mieux le vent. On les a fixés sur un tube en plastique. Les systèmes qui utilisent l air n ont pas fonctionné car il faudrait beaucoup de vent ou de l air comprimé. Mais deux maquettes ont permis de visualiser le fonctionnement.

17 V. L énergie du vent V-1 Des objets ludiques Utilisons les propriétés de l air et fabriquons un ballon à réaction et un moulinet! LE BALLON À RÉACTION : Ça marche!!! L énergie qui permet la propulsion du ballon est l air. LE MOULINET :

18 Même en soufflant, le moulinet ne tourne pas! Pour que le moulinet tourne, il faut se mettre face au vent! Pour la maquette de l éolienne, c est la même chose. L hélice ne tourne pas! Ça marche!

19 V-2. L'éolienne Engrenages Le vent entraîne les pales de l hélice. Grâce à un système d engrenages, l aimant qui se trouve à l intérieur de l éolienne tourne ; il y a production d électricité. Suivant la position des engrenages, l ampoule s éclaire plus ou moins. Nos différentes turbines ont permis de produire un courant. La source d énergie est l eau ou l air. Le mouvement de la turbine entraîne un mouvement de l aimant ce qui produit de l électricité.

20 FONCTIONNEMENT D UNE CENTRALE HYDRAULIQUE : galet ou turbine 2 : alternateur qui produit l électricité 3 : fils électriques 4 : éclairage de l ampoule La centrale hydroélectrique de Roselend-La Bâthie (ac-grenoble) 1

21 À partir de documents, les élèves ont étudié d autres énergies. (Source : Sciences Cycle 3 - Livre de l élève Collection Odysséo. 64 enquêtes pour comprendre le monde) COMMENT SE PASSER DU PÉTROLE? TITRE POSSIBLE NOM DE LA SOURCE D ÉNERGIE ÉNERGIE RENOUVELABLE OU NON? Texte 1 L énergie nucléaire L uranium Non Texte 2 L énergie éolienne Le vent Oui Texte 3 Les biocarburant s Des plantes comme le colza, la betterave ou la canne à sucre Oui Texte 4 Le charbon Non AVANTAGES INCONVÉNIENTS Le pays est indépendant pour son énergie. Il n y a pas de gaz à effet de serre dégagé. Le produit est dense (beaucoup d énergie produite avec peu de matière). C est une énergie assez propre et renouvelable. Ce n est pas une énergie propre. Les centrales produisent des déchets radioactifs dangereux pour des milliers d années. C est une énergie qui ne produit pas de gaz à effet de serre car les plantes absorbent le CO2. Les éoliennes font du bruit. Elles abîment le paysage. Elles ne peuvent pas être placées n importe où. Elles ne produisent pas assez d électricité. Les cultures demandent beaucoup de place. Elles pourraient prendre la place des aliments. Elles créent des pollutions dues aux transports, aux usines de transformation. Son exploitation revient cher. On en trouve dans de nombreux pays. On peut réduire Il est polluant. Il la pollution produit des gaz à qu il dégage. effet de serre.

22 CONCLUSION :

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