Bloc 1 : La stabilité, une question d équilibre

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1 Bloc 1 : La stabilité, un qustion d équilibr Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Structur Un structur st un form qui résist aux forcs qui, autrmnt, ntraînraint un changmnt d form ou d taill. Pour consrvr son intégrité, tout structur doit pouvoir résistr fficacmnt aux forcs qui chrchnt à la déplacr ou à la rnvrsr t à clls qui tndnt à changr sa form n l écrasant, n l étirant, n la tordant ou n la brisant n piècs. Nous trouvons, dans l mond qui nous ntour, trois catégoris d structurs : ls structurs à ossatur, ls structurs plins t ls structurs à coqu. Ls structurs à ossatur Ls structurs à ossatur sont formés d un assmblag d composants qui support un charg. Chaqu composant fait parti d un tout t n put, par ll-mêm, supportr la charg (p. x., la charpnt d un maison). Ls structurs plins Cs structurs sont plins, car il n y a pas d vid ntr lurs différnts composants (p. x., un mur d béton). Ls structurs à coqu Ls structurs à coqu puvnt êtr définis comm ds structurs à la fois rigids t vids à l intériur (p. x., la coqu d un batau). Stabilité Il st important d fair la distinction ntr l équilibr t la stabilité. Un structur st n situation d équilibr lorsqu touts ls forcs qui agissnt sur ll sont égals t gardnt c corps dans un état d rpos qui put êtr précair. La stabilité, par contr, prmt à la structur d récupérr son état d équilibr, mêm après avoir subi un changmnt d forc tndant à la rnvrsr. Lorsqu la gravité agit sur un structur, chacun d ss composants subit un attraction vrs la trr. La résultant d touts cs forcs d attraction st l poids d la structur. L point à partir duqul agit tout la forc d gravité d un objt s nomm cntr d gravité. Il st util, n analysant ds forcs, d parlr du cntr d mass : point sur lqul rpos la mass ntièr d un structur. La position du cntr d gravité st largmnt rsponsabl d l équilibr t d la stabilité d la structur. La position du cntr d gravité d un structur lui prmt d maintnir l équilibr ds forcs xtrns agissant sur ll pour qu ll dmur stabl. Structurs t mécanisms Bloc 1 21

2 Essntillmnt, pour qu un structur dmur stabl, son cntr d gravité doit s trouvr audssus d sa bas d sustntation (bas d la structur). Aussitôt qu il s déplac, la structur tomb inévitablmnt, à moins qu d nouvlls forcs n survinnnt pour contrbalancr l déséquilibr. Un structur st stabl lorsqu ll rpos solidmnt sur un bas t qu son cntr d gravité s trouv à l intériur d points d appui. Généralmnt, plus un structur a un bas larg, plus son cntr d gravité st bas t plus ll st stabl. Symétri Un structur st symétriqu si vous tracz un lign imaginair d haut n bas au cntr t qu ls dux côtés sont idntiqus. Dans un structur symétriqu, l cntr d gravité s trouv au cntr, c qui prmt d répartir ls chargs prmannts égalmnt d chaqu côté. Ctt structur st plus facil à construir t moins coûtus. Cart sémantiqu du domain Vous trouvrz la cart sémantiqu n format Smart Idas ainsi qu n format pdf dans l cd qui accompagn c modul. 22 Scincs t tchnologi, 7 anné

3 Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv s familiaris avc ls concpts d stabilité t d structur, t appliqu cs notions dans un situation à caractèr tchnologiqu. Ell ou il apprnd aussi à utilisr un plan d qustionnmnt. Vocabulair du bloc structur charg cntr d mass forc équilibr cntr d gravité structur à ossatur stabilité bas d sustntation structur plin gravité symétri structur à coqu poids form rigid construction symétriqu assmblag Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs mélangnt souvnt la notion d équilibr t d stabilité. Ells t ils ont aussi d la difficulté à comprndr la notion d cntr d gravité t à l trouvr sur ds structurs. Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; utilisr ds rssourcs médiatiqus; construir ds forms tridimnsionnlls; prndr t nrgistrr ds msurs. Nots d planification Ls élèvs auront bsoin d un rliur à annaux ou d un couvrtur d présntation avc rliur à attachs (Duo-Tang) pour insérr ls annxs t d un cahir à rliur contnant ds fuills lignés pour lur journal scintifiqu. Photocopir ls annxs qui sront rmiss aux élèvs. Photocopir l référntil n quantité suffisant. Résrvr l laboratoir d informatiqu. Préparr l laboratoir d informatiqu pour navigur dans un sit Wb. S assurr qu ls élèvs ont un journal scintifiqu qui srvira à consignr lurs résultats, lurs intrprétations, lurs idés t lurs apprntissags. Résrvr un ndroit dans la sall d class pour construir un cart sémantiqu géant t, à msur qu vous nsignz ds notions, ls placr dssus pour qu ls élèvs fassnt ds lins ntr ls notions : cla facilitra l apprntissag. Affichr l plan d qustionnmnt à un ndroit visibl dans la sall d class. Utilisr du papir journal au liu ds paills à l activité d défi d l annx 4. Allr chrchr l diaporama sur ls structurs (structur.shw) sur l cédérom. Structurs t mécanisms Bloc 1 23

4 Matéril Pour l group-class bâton d hocky sac d plastiqu disqu compact Pour chaqu élèv cisaux paills ruban-cach Pour chaqu équip d dux assitts d carton crayons pât à modlr boîts d carton ficll pistolt à coll Médias élctroniqus Diaporama n format présntation pour ls structurs (structur.shw) Sit Wb Annxs Annx 1 : Où st l cntr d gravité? Annx 2A : Estimons l cntr d gravité Annx 2B : Estimons l cntr d gravité Corrigé Annx 3 : Lign d action Annx 4 : Défi ds paills Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 7, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Scincs t tchnologi, 7 anné

5 Déroulmnt du bloc Mis n situation : 10 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n vous inspirant d l aprçu. Dmandr aux élèvs d dssinr un bull au cntr d un pag d lur journal scintifiqu t d y écrir l mot structur. Par la suit, lur dmandr d fair un rmu-ménings n écrivant autour d la bull ls élémnts qu lls t ils connaissnt sur ls structurs. Fair un rtour avc ls élèvs n écrivant, au tablau, ls points importants rlvés t n mttant l accnt sur ls concpts qui sront étudiés dans l domain. Écrir, au tablau, la définition du mot structur : Un structur st un form qui résist aux forcs qui, autrmnt, ntraînraint un changmnt d form ou d taill. Posr aux élèvs la qustion suivant : Quls mots sont importants dans ctt définition? Mttr l accnt sur form t résist aux forcs. Dmandr aux élèvs d écrir la définition dans lur journal scintifiqu t d colorir n roug l mot form t l xprssion résist aux forcs. Discutr avc ls élèvs ds structurs qu lls t ils connaissnt. Expérimntation : 100 minuts Typs d structurs Présntr ls trois typs d structurs à l aid d photos, puis fair rssortir c qui caractéris chaqu catégori d structur t l écrir au tablau comm dans l ncadré. Ls structurs à ossatur sont formés d un assmblag d composants qui support un charg. Ls structurs plins sont plins; il n y a pas d vid ntr ls différnts composants d la structur. Ls structurs à coqu puvnt êtr définis comm ds structurs à la fois rigids t vids à l intériur. Structurs t mécanisms Bloc 1 25

6 Dir aux élèvs qu lls t ils vont visionnr ou rgardr ds photos d structurs qu l on trouv dans l mond t qu lls t ils dvront détrminr la catégori à laqull lls appartinnnt. Affichr l plan d qustionnmnt n sall d class. Expliqur aux élèvs qu l plan d qustionnmnt prmt d appliqur un méthod qui mis sur la compréhnsion. Expliqur qu vous modélisrz c plan pour qu ls élèvs voint clairmnt la façon dont lls t ils n front usag tout l long du cours d rattrapag. Modlag En partant d la tâch suggéré aux élèvs, fair un modlag à voix haut d l utilisation du plan d qustionnmnt n vous inspirant du contnu d l ncadré. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d idntifir la catégori d structur. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Connaîtr ls caractéristiqus d chaqu catégori d structur. Commnt j m y prnds? J procèd par élimination n obsrvant chaqu structur. J rgard la structur attntivmnt t j vérifi si ll st plin : si oui, c st un structur plin. Si non, j rgard s il y a un assmblag d composants : si oui, c st un structur à ossatur. Si non, j rgard si la structur à un vid à l intériur : si oui, c st un structur à coqu. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi la structur un autr fois pour voir s il n y a pas d autrs réponss possibls. Commncr la présntation du diaporama (structur.shw). Fair ls prmièrs diapositivs avc ls élèvs n posant ls qustions t n ls laissant y répondr. Fair un rétroaction après chaqu diapositiv pour rnforcr l utilisation du plan d qustionnmnt. Pratiqu guidé Présntr d autrs structurs aux élèvs n lur laissant du tmps pour s qustionnr n équips d dux t pour répondr dans lur journal scintifiqu. Corrigr avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas d connaissancs rronés. Fair un rtour sur ls typs d structurs n qustionnant ls élèvs. 26 Scincs t tchnologi, 7 anné

7 Dmandr aux élèvs d formulr un définition pour chaqu catégori d structurs, dans lur journal scintifiqu. Placr ls xprssions structur à ossatur, structur à coqu t l mot plin sur la grand cart sémantiqu. L cntr d gravité Discutr d l xprssion cntr d gravité. Prndr un bâton d hocky t dmandr à un ou à un élèv d l tnir n équilibr sur son indx. Fair rmarqur aux élèvs qu : «L point où l hocky st n équilibr st l cntr d gravité.». Mntionnr aux élèvs qu touts ls structurs ont un cntr d gravité. Prndr un sac d plastiqu contnant ds objts t l accrochr au hocky. Dmandr aux élèvs d fair un hypothès sur la nouvll position du cntr d gravité. En prmttant aux élèvs d xpérimntr, trouvr l cntr d gravité du hocky t discutr d son changmnt d position. Présntr l xpérinc sur l cntr d gravité d l annx 1. Not : Pour êtr capabl d trouvr l cntr d gravité du CD, ls élèvs auront à placr ds morcaux d carton au cntr du disqu compact; un d chaqu côté du disqu. Laissz-ls chrchr la solution, si lls t ils sont n pann, donnz-lur ds indics. Lir ds consigns n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Qu st- c qu tu as compris d la consign? Qu signifi l mot rbord? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu guidé Placr ls élèvs n équips d dux. Lur laissr l tmps d fair l xpérinc t d répondr aux qustions. Fair un rtour sur l xpérinc n posant ds qustions tlls qu : Qul était l but d l xpérinc? Commnt as-tu trouvé l cntr d gravité? Où était l cntr d gravité du disqu compact? Structurs t mécanisms Bloc 1 27

8 Posr ls qustions suivants : Si tu lèvs un bloc d cimnt au bout d ts bras, st-c qu ton cntr d gravité s situ plus vrs l haut ou vrs l bas? Commnt l sais-tu? (vrs l haut) Qu pourrais-tu fair pour dscndr l cntr d gravité d ton corps? (t accroupir, écartr ts jambs) Équilibr t stabilité Pour prmttr aux élèvs d comprndr la différnc ntr équilibr t stabilité, lur dmandr d s lvr t d trouvr, n rstant dbout sur un jamb, un position d équilibr. Lur dmandr nsuit d trouvr un position stabl. Prndr un position d équilibr sur un jamb t dmandr à un ou à un élèv d vous poussr légèrmnt sur ls épauls. Ensuit, placr un jamb n avant t l autr n arrièr, t dmandr à l élèv d vous poussr d nouvau. Discutr d la démonstration pour xpliqur ls trms stabilité t équilibr n s inspirant d l ncadré. Il st important d fair la distinction ntr l équilibr t la stabilité. Un structur st n situation d équilibr lorsqu touts ls forcs qui agissnt sur lls sont égals t la gardnt dans un état d rpos qui put êtr précair. La stabilité, par contr, prmt à la structur d récupérr son état d équilibr, mêm après avoir subi un changmnt d forc qui tnd à la rnvrsr. Posr la qustion suivant : Est-c qu un structur stabl st n équilibr? (oui, ll st n équilibr) Écrir n gros au tablau : «Plus l cntr d gravité d un structur st bas, plus la structur st stabl.». Rmttr l annx 2A aux élèvs t lur dmandr d stimr où s trouv l cntr d gravité ds structurs. Modlag Fair la prmièr illustration avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d stimr la position du cntr d gravité. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Comprndr c qu st l cntr d gravité. Savoir commnt trouvr l cntr d gravité. Commnt j m y prnds? 28 Scincs t tchnologi, 7 anné

9 J rgard la structur attntivmnt t j évalu si la mass d la structur st plus grand vrs l bas ou vrs l haut, puis j stim la position. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi la structur un autr fois pour voir s il n y a pas d autrs réponss possibls. Pratiqu guidé Donnr du tmps aux élèvs n équips d dux pour stimr la position ds trois autrs structurs. Corrigr avc ls élèvs n s inspirant d l annx 2B. Ajoutr ls trms stabilité t cntr d gravité à la cart sémantiqu géant. Présntr l xpérinc sur la lign d action d l annx 3. Lir ls consigns n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Qu as-tu compris d la consign? Qu vut dir l mot déséquilibr? S il y a liu, fair un démonstration d la consign. Pratiqu guidé Placr ls élèvs n équips d dux. Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Lur laissr l tmps d réalisr l xpérinc t d répondr aux qustions. Fair un rtour sur l xpérinc n lur posant ds qustions tlls qu : Qu pux-tu conclur d ctt xpérinc? Est-c qu il était plus facil d rnvrsr la boît lorsqu ll était dbout ou couché? Pourquoi? À qul momnt la boît s st-ll rnvrsé? Écrir n gros au tablau : «Plus la bas d un structur st larg, plus la structur st stabl.» Rfair l xpérinc avc la boît n lisant la phras au tablau. Écrir n gros au tablau : «Lorsqu l cntr d gravité s déplac à l xtériur d la bas d la structur, cll-ci tomb.» Rfair l xpérinc avc la boît n lisant la phras au tablau. Structurs t mécanisms Bloc 1 29

10 Symétri Posr la qustion suivant : Qu st-c qu un structur symétriqu? Écrir la définition au tablau. Structur symétriqu : Un structur st symétriqu si vous tracz un lign imaginair d haut n bas au cntr t qu ls dux côtés sont idntiqus. Écrir, au tablau, ls qustions suivants : Qu s pass-t-il avc l cntr d gravité dans un structur symétriqu? Quls sont ls avantags d un construction symétriqu? Dmandr aux élèvs d réfléchir, puis d écrir c à quoi lls t ils ont pnsé dans lur journal scintifiqu. Fair un rtour avc l group-class n xpliquant qu, dans un structur symétriqu, l cntr d gravité s trouv au cntr, c qui prmt d répartir ls chargs prmannts égalmnt d chaqu côté. Ctt structur st aussi plus facil à construir t moins coûtus. Dmandr aux élèvs d écrir la définition d un structur symétriqu t ls avantags d n construir dans lur journal scintifiqu. Placr l xprssion construction symétriqu sur la cart sémantiqu géant. Objctivation : 8 minuts Dmandr aux élèvs d écrir, dans lur journal scintifiqu, c qu il st important d rtnir d lur apprntissag. Fair un rtour à l aid d la cart sémantiqu géant. Réinvstissmnt : 40 minuts Pratiqu autonom Présntr aux élèvs l défi d l annx 4. Rappl d sécurité Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt. S assurr qu il y a un suprvision adéquat pndant l utilisation d objts pointus tls qu ds cisaux, ds coutaux à lam rétractabl, ds aiguills ou ds punaiss. 30 Scincs t tchnologi, 7 anné

11 Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Dmandr aux élèvs d fair individullmnt un croquis dans lur journal scintifiqu t d construir lur structur. Lorsqu ls élèvs ont trminé, gardr ls structurs, puisqu lls t ils n auront bsoin au prochain bloc. Évaluation formativ : 22 minuts Dmandr aux élèvs d allr sur un ds sits proposés dans la sction Médias élctroniqus t d trouvr un xmpl d structur pour chaqu catégori (ossatur, plin, à coqu). Lur dmandr aussi d trouvr un structur stabl t d xpliqur pourquoi ll l st. Ramassr ls fichs pour vérifir la compréhnsion ds élèvs. Structurs t mécanisms Bloc 1 31

12 Annx 1 Où st l cntr d gravité? Matéril assitt d carton crayon avc gomm à ffacr nuv pât à modlr 1. Placr l assitt sur la gomm à ffacr du crayon t trouvr l point sur lqul l assitt tint n équilibr. Fair un X à ct ndroit. Qu nous indiqu c X? 2. Placr un morcau d pât à modlr sur l rbord d l assitt t trouvr l point sur lqul l assitt tint n équilibr. Fair un X à ct ndroit. Qu nous indiqu c X? 3. Déplacr l morcau d pât à modlr à différnts ndroits sur l assitt t trouvr l point d équilibr. 4. Placr ds quantités différnts d pât à modlr à divrs ndroits sur l assitt t trouvr l point d équilibr. 32 Scincs t tchnologi, 7 anné

13 5. Trouvr l cntr d gravité d un disqu compact. Structurs t mécanisms Bloc 1 33

14 Annx 2a Estimons l cntr d gravité Trouvr l cntr d gravité ds structurs suivants : 34 Scincs t tchnologi, 7 anné

15 Annx 2b Estimons l cntr d gravité Corrigé Trouvr l cntr d gravité ds structurs suivants : Structurs t mécanisms Bloc 1 35

16 Annx 3 Lign d action 1. Trouvr l cntr d gravité d un boît. 2. Collr un cord sur la surfac xtériur d la boît vis-à-vis d son cntr d gravité. 3. Coupr la cord d manièr qu ll dépass d la boît t placr un objt au bout d la cord pour qu ll soit tndu. 4. Placr la boît sur l bord d un tabl t appliqur un légèr forc xtrn (F) sur sa parti supériur. Obsrvr la cord jusqu à c qu la boît soit n déséquilibr. Notr vos obsrvations : 36 Scincs t tchnologi, 7 anné

17 5. Placr la boît à l horizontal t appliqur un légèr forc xtrn (F) sur sa parti supériur. Obsrvr la cord jusqu à c qu la boît soit n déséquilibr. Notr vos obsrvations : 6. Placr un mass au fond d la boît t trouvr son nouvau cntr d gravité. 7. Placr la boît sur l bord d un tabl t appliqur un légèr forc xtrn sur sa parti supériur. Obsrvr la cord jusqu à c qu la boît soit n déséquilibr. Notr vos obsrvations : Conclur. Structurs t mécanisms Bloc 1 37

18 Annx 4 Défi ds paills Tu dois concvoir t construir un structur à ossatur la plus stabl possibl. Ta structur doit msurr 60 cm t êtr capabl d résistr à la plus grand forc latéral (d côté) possibl. Matéril paills ruban-cach 38 Scincs t tchnologi, 7 anné

19 Référntil Un structur st un form qui résist aux forcs qui, autrmnt, ntraînraint un changmnt d form ou d taill. Ls structurs à ossatur sont formés d un assmblag d composants qui support un charg. Ls structurs plins sont plins; il n y a pas d vid ntr ls différnts composants d la structur. Ls structurs à coqu puvnt êtr définis comm ds structurs à la fois rigids t vids à l intériur. Structurs t mécanisms Bloc 1 39

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21 Bloc 2 : Ls forcs t ls structurs Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Forc Un forc st un poussé ou un traction. Un forc donn d l énrgi à un objt pour l mttr n mouvmnt, l arrêtr ou changr la dirction d son mouvmnt. Ls forcs agissnt n pairs t puvnt êtr n équilibr ou n déséquilibr. Ls forcs équilibrés n causnt pas d changmnt ni d mouvmnt. Ells sont égals n importanc t opposés n dirction. Forcs t structurs Un forc xtrn st un forc appliqué sur un structur. Un forc intrn st un forc agissant à l intériur d un structur. Un forc xtrn appliqué à un structur s traduit par ds forcs intrns agissant à l intériur d la structur. Forc d comprssion Ctt forc comprim la matièr. Lorsqu un matièr subit un comprssion, ll tnd à dvnir plus court. Forc d tnsion Ctt forc étir la matièr. Lorsqu un matièr subit un tnsion, ll tnd à dvnir plus longu. Structurs t mécanisms Bloc 2 41

22 Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv s familiaris avc l concpt d forc intrn dans ls structurs t appliqu ctt notion dans un situation tchnologiqu. L élèv dévlopp aussi ss habiltés à utilisr la méthod scintifiqu n apprnant la façon d contrôlr ds variabls. Vocabulair du bloc forc xtrn forc d comprssion poussé forc intrn forc d tnsion traction matièr variabl Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs ont d la difficulté à comprndr qu, dans un mêm sction d un structur, il put y avoir ds forcs d comprssion t ds forcs d tnsion. Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; concvoir un ju d vocabulair scintifiqu (p. x., grill d mots croisés avc l vocabulair appris); lir dans Intrnt au sujt ds forcs; utilisr ds rssourcs médiatiqus; utilisr la msur t ls unités mathématiqus; prndr t nrgistrr ds msurs; construir d forms tridimnsionnlls (3D). Nots d planification S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir n quantité suffisant ls annxs 1 à 7. Photocopir l référntil n quantité suffisant. S assurr d avoir un projctur multimédia. Allr chrchr l diaporama sur ls variabls (variabl.shw) dans l cédérom. Matéril Pour l group-class cord ballon d baudruch ruban à msurr Pour chaqu élèv 10 bâtonnts à brochtt 20 cur-dnts 42 Scincs t tchnologi, 7 anné

23 10 bâtonnts d suctt glacé (Popsicl) 2 morcaux d carton guimauv Pour chaqu équip d dux 3 bâtonnts d bois Médias élctroniqus Diaporama n format présntation pour ls variabls (variabl7.shw) Annxs Annx 1 : Souqu à la cord Annx 2A : Frm d toit Annx 2B : Frm d toit Corrigé Annx 3A : Forc t guimauv Annx 3B : Forc t guimauv Corrigé Annx 4A : Où sont ls forcs intrns? Annx 4B : Où sont ls forcs intrns? Corrigé Annx 5 : Qul tst? Annx 6 : Défi d la solidité du planchr Annx 7A : Évaluation formativ Annx 7B : Évaluation formativ Corrigé Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 7, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Déroulmnt du bloc Mis n situation : 10 minuts Décrir xplicitmnt l déroulmnt du bloc t c qu apprndront ls élèvs. Divisr l group-class n dux t dmandr aux élèvs d fair un parti d souqu à la cord. S il st impossibl d fair l activité, présntr l imag d l annx 1. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Pour qull raison un équip a-t-ll gagné la parti d souqu à la cord? Structurs t mécanisms Bloc 2 43

24 Si ls dux équips avaint appliqué la mêm forc, qu s srait-il produit? Qull forc a été déployé dans ctt activité? Mttr l accnt sur ls xprssions forc équilibré t forc déséquilibré. Expérimntation : 120 minuts Posr aux élèvs la qustion suivant : Qull forc connaissz-vous? (ls élèvs dvraint parlr d la traction t d la poussé) Rvoir ls définitions d traction t d poussé. Dmandr aux élèvs d fair un tablau à dux colonns ayant pour titrs Poussé t Traction. Expliqur aux élèvs qu lls t ils doivnt trouvr ds xmpls d traction t d poussé. Traction Poussé Modlag Avant d commncr l travail, modélisr l plan d qustionnmnt pour ls élèvs n s inspirant d l ncadré. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d trouvr ds xmpls d forc d poussé t d traction. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Comprndr c qu st un forc d poussé t d traction. Commnt j m y prnds? J pns à ds situations quotidinns où j utilis la forc. Ensuit, j détrmin si c st un forc d poussé ou d traction. Si j n suis pas crtain ou crtain, j rlis ls définitions. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi ma répons t j rlis ls définitions, au bsoin. Pratiqu guidé Formr ds équips d dux t lur allour qulqus minuts pour trouvr ds xmpls d poussé t d traction. Fair un rtour n dmandant à chaqu équip d donnr dux xmpls d chaqu forc. 44 Scincs t tchnologi, 7 anné

25 Posr aux élèvs ds qustions tlls qu : Lorsqu qulqu un s assoit sur un chais, qulls forcs sont déployés? (poids d la prsonn, gravité) Qull sort d structur st un chais? Commnt l as-tu su? Forcs xtrns t forcs intrns Expliqur aux élèvs qu, dans ls structurs, il y a ds forcs xtrns t ds forcs intrns. Écrir, au tablau, la définition d la forc xtrn t cll d la forc intrn agissant sur ls structurs t dmandr aux élèvs d ls copir dans lur journal scintifiqu. Un forc xtrn st un forc appliqué à un structur. Un forc intrn st un forc agissant à l intériur d la structur. Placr ls xprssions forc xtrn t forc intrn sur la grand cart sémantiqu. Dir aux élèvs qu lls t ils vont étudir ls forcs intrns ds structurs. Comprssr un épong ntr vos mains comm dans la photo. Posr la qustion suivant : Qu st-c qui s pass dans la matièr? Expliqur aux élèvs qu il y a un forc d comprssion à l intériur d un structur dont la matièr s comprss. Écrir, au tablau, la définition d forc d comprssion. Forc d comprssion : C st un forc qui comprim la matièr. Lorsqu un matéril subit un comprssion, il tnd à dvnir plus court. Prndr un élastiqu t l étirr par ls dux bouts, comm dans la photo. Structurs t mécanisms Bloc 2 45

26 Posr la qustion suivant : Qu st-c qui s pass dans la matièr? Expliqur aux élèvs qu il y a un forc d tnsion à l intériur d un structur dont la matièr s étir. Écrir, au tablau, la définition d forc d tnsion. Forc d tnsion : C st un forc qui étir la matièr. Lorsqu un matéril subit un tnsion, il tnd à dvnir plus long. Dmandr aux élèvs d écrir ls définitions dans lur journal scintifiqu t d fair un dssin qui rprésnt la matièr n comprssion t la matièr n tnsion. Présntr l xpérinc d l annx 2A. Lir ls consigns n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Pux-tu m xpliqur c qu tu as compris d la consign? Qulqu un put-il m xpliqur c qu vut dir forc xtrn t forc intrn? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d nommr ls forcs d comprssion t d tnsion qui s xrcnt sur un structur. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Comprndr la différnc ntr un forc d tnsion t d comprssion. 46 Scincs t tchnologi, 7 anné

27 Commnt j m y prnds? J trouv l ndroit où sra appliqué la forc xtrn. J commnc par ls partis près d l application d la forc xtrn t j détrmin si la matièr à cs ndroits tnd à s comprssr ou à s étirr. Lorsqu j pns qu la parti d la structur subit un forc d comprssion, j y écris la lttr C. Lorsqu j pns qu la parti d la structur subit un forc d tnsion, j y écris la lttr T. J fais d mêm pour touts ls partis d la structur. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi ms réponss t j rlis ls définitions d comprssion t d tnsion, au bsoin. Pratiqu guidé Formr ds équips d dux t lur laissr l tmps d réalisr l xpérinc t d répondr aux qustions. Fair un rtour sur l xpérinc n posant ls qustions suivants : Qul était l but d l xpérinc? Qull parti ou qulls partis d ta structur ont subi un forc d comprssion? Qull parti ou qulls partis d ta structur ont subi un forc d tnsion? Corrigr à l aid d l annx 2B pour s assurr qu ls élèvs n rtinnnt pas d connaissancs rronés. Posr aux élèvs la qustion suivant : Au début d la lçon, nous avons joué à la souqu à la cord. Qull forc intrn la cord a-t-ll subi lors d la compétition? (forc d tnsion) Fair un rtour sur ls forcs appriss. Rmttr l annx 3A aux élèvs. Lir ls consigns n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Pux-tu m xpliqur c qu tu as compris d la consign? Qulqu un put-il m xpliqur c qu vulnt dir forc xtrn t forc intrn? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu guidé Fair travaillr ls élèvs n équips d dux. Lur laissr l tmps d fair l xpérinc t d répondr aux qustions. Corrigr à l aid d l annx 3B pour s assurr qu ls élèvs n rtinnnt pas d connaissancs rronés n révisant ls notions appriss. Structurs t mécanisms Bloc 2 47

28 Rmttr l annx 4A aux élèvs. Modlag Modélisr la façon d fair l xrcic avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. Fair l prmir xmpl avc ls élèvs. Pratiqu autonom Donnr du tmps aux élèvs pour trouvr ls forcs intrns agissant sur ls trois autrs structurs. Corrigr avc ls élèvs t fair un rtour sur ls forcs intrns n s inspirant d l annx 4B. Placr l mot comprssion t l xprssion tnsion sous forc intrn sur la grand cart sémantiqu. Rmttr aux élèvs ls structurs qu lls t ils ont construit au bloc 1. Posr ls qustions suivants (s rportr à la cart sémantiqu) : Qulls caractéristiqus dvrait avoir ta structur? Qull st la différnc ntr équilibr t stabilité? Commnt sais-tu qu un structur possèd un grand stabilité? (cntr d gravité bas, bas larg) Modlag Fair la démonstration ci-après aux élèvs. - Appuyr légèrmnt sur l haut d un structur. - Évalur ls partis d la structur qui subissnt un forc d comprssion t ls colorir n blu. - Évalur ls partis d la structur qui subissnt un forc d tnsion t ls colorir n roug. Pratiqu autonom Donnr du tmps aux élèvs pour détrminr individullmnt ls forcs intrns d lur structur n coloriant ls différnts partis n blu ou n roug. S srvir d la structur d qulqus élèvs pour corrigr n group. L contrôl ds variabls Prndr dux balls d tnnis idntiqus dans vos mains d sort qu un ball st à la hautur d vos épauls t qu l autr st à la hautur d vos hanchs. Dir aux élèvs qu vous voulz détrminr la ball qui frappra l plus rapidmnt l sol. 48 Scincs t tchnologi, 7 anné

29 Laissr tombr ls balls pour voir cll qui attindra l plus rapidmnt l sol. Posr la qustion suivant : L xpérinc st-ll valabl? Pourquoi? Rcommncr l xpérinc avc ls dux balls à la mêm hautur, mais, ctt fois-ci, n lançant un ball vrs l sol t n laissant l autr tombr. Posr la qustion suivant : L xpérinc st-ll valabl? Pourquoi? Expliqur qu ls scintifiqus s assurnt d contrôlr ls variabls pour qu lurs xpérincs soint valabls. Écrir, au tablau, la définition d variabl t dmandr aux élèvs d la copir dans lur journal scintifiqu. Présntr la prmièr diapositiv du diaporama Variabl. Variabl : Un variabl st un factur qui put influncr l résultat d un xpérinc valabl. Mntionnr qu il st très important d contrôlr ls variabls pour qu un xpérinc soit valabl. Posr ls qustions suivants : Qu st-c qu l on chrch à savoir par ctt xpérinc? (la boul qui roulra l plus loin) Qulls sont ls variabls à contrôlr pour qu ctt xpérinc soit valabl? (la hautur du plan incliné, la surfac du plan, la position d départ d la boul, la surfac d roulmnt au bas du plan) Pourquoi st-il important d bin contrôlr ls variabls? Modlag Fair ls xrcics ds dux diapositivs suivants avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. Pratiqu guidé Dmandr aux élèvs d fair, n équips d dux, l xrcic d la diapositiv suivant n utilisant l plan d qustionnmnt. Lur laissr l tmps d fair l travail. Corrigr l travail avc ls élèvs. Structurs t mécanisms Bloc 2 49

30 Procédr d la mêm façon pour ls dux drnièrs diapositivs du diaporama. Fair un rtour n corrigant ls réponss. Mntionnr aux élèvs qu lls t ils front un tst pour msurr la stabilité d lur structur. Posr la qustion suivant : Qul tst pourrions-nous fair pour détrminr la stabilité d nos structurs? Présntr l tst d l annx 5 qui srvira à détrminr la stabilité ds structurs. Pratiqu autonom Dmandr aux élèvs d écrir, dans lur journal scintifiqu, ls variabls du tst qui dvront êtr contrôlés (hautur du banc, hautur d départ, utilisation du mêm ballon, mêm pièc pour fair l xpérinc). Lur laissr l tmps d fair l travail. Fair un rtour avc ls élèvs. Tstr ls structurs un à la fois. Dmandr aux élèvs d obsrvr la structur la plus stabl. Posr la qustion suivant : Pourquoi ctt structur st la plus stabl? (cntr d gravité bas, bas larg, bonn construction, tc.) Fair un rtour sur la notion d stabilité. Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d dssinr dux bulls sur un fuill. Dans la prmièr bull, lur dmandr d écrir c qu lls t ils ont appris aujourd hui t, dans l autr, lur dmandr d écrir ls élémnts pour lsquls lls t ils auraint bsoin d xplications additionnlls. Fair un rtour avc ls élèvs sur ls notions importants appriss. Ramassr ls fuills t analysr c qu ls élèvs n ont pas compris. Prndr un rndz-vous avc ls élèvs qui ont ds difficultés pour lur donnr ds xplications supplémntairs. 50 Scincs t tchnologi, 7 anné