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
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
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
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 www.ika.fr/products_az/products_az_cat.asp www.mubls.com/ www.braulttmartinau.com/ 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. 434-459. GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p. 134-147. Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p. 7-25. 24 Scincs t tchnologi, 7 anné
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
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
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
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
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
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
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
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
5. Trouvr l cntr d gravité d un disqu compact. Structurs t mécanisms Bloc 1 33
Annx 2a Estimons l cntr d gravité Trouvr l cntr d gravité ds structurs suivants : 34 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 2b Estimons l cntr d gravité Corrigé Trouvr l cntr d gravité ds structurs suivants : Structurs t mécanisms Bloc 1 35
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
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
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
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
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
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
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. 419-426. GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p. 152-161. Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p. 7-25. 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
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
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
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
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
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
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
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
Réinvstissmnt : 25 minuts Pratiqu autonom Présntr aux élèvs l défi d la solidité du planchr d l annx 6. Not : Pour intégrr la numérati, vous pourriz attribur un budgt à l élèv t placr un prix sur chaqu articl d construction. Ell ou il aurait à rspctr son budgt pour construir son prototyp. Fair travaillr ls élèvs individullmnt. Fair la lctur ds consigns. Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Lorsqu ls élèvs auront trminé, gardr ls planchrs qui lur srviront pour fair l prochain bloc. Évaluation formativ : 15 minuts Rmttr l annx 7A à chaqu élèv. 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. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a manipulation d outils (sci, pinc, prcus, tc.). Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss constructions avc aisanc. Lir l défi d l annx 7A avc ls élèvs pour qu lls t ils l comprnnnt bin. Invitr ls élèvs, d façon individull, à répondr aux qustions n utilisant l plan d qustionnmnt. Ramassr l annx 7A lorsqu ls élèvs l auront trminé t n fair l évaluation formativ n y écrivant ds commntairs. Structurs t mécanisms Bloc 2 51
Annx 1 Souqu à la cord 52 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 2a Frm d toit 1. Formr un triangl avc trois bâtons d bois. 2. Collr ls trois sommts du triangl avc du ruban-cach d manièr qu l triangl soit solid. 3. Appliqur un forc xtrn à un ds sommts du triangl, comm dans l schéma suivant. Not : La forc doit allr dans la dirction d la flèch. 4. Nommr ls forcs intrns qui s xrcnt dans ls différnts partis d la structur. Parti d la structur Forc intrn Structurs t mécanisms Bloc 2 53
Annx 2b Frm d toit Corrigé 1. Formr un triangl avc trois bâtons d bois. 2. Collr ls trois sommts du triangl avc du ruban-cach d manièr qu l triangl soit solid. 3. Appliqur un forc xtrn à un ds sommts du triangl, comm dans l schéma suivant : 4. Nommr ls forcs intrns qui s xrcnt dans ls différnts partis d la structur. Parti d la structur Forc intrn comprssion comprssion tnsion 54 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 3a Forc t guimauv Tu dois consignr ts résultats dans un tablau d ton journal scintifiqu. 1. Prnds un guimauv t plac-la sur ton pupitr. 2. Msur la hautur d la guimauv. 3. Msur la largur d la guimauv. 4. Appliqu un prssion (ou un forc) sur la guimauv à l aid d ton doigt t, n gardant l doigt sur la guimauv, msur sa nouvll hautur t sa nouvll largur. Structurs t mécanisms Bloc 2 55
5. Qulls forcs intrns s xrcnt sur ta guimauv lorsqu tu y appliqus un forc? 6. Rgard bin la tabltt ci-dssous. Nomm, sur l illustration, ls forcs intrns agissant sur la tabltt. 7. Pux-tu fair un lin ntr ls forcs intrns d la guimauv t clls d la tabltt? Expliqu. 56 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 3b Forc t guimauv Corrigé 5. Qulls forcs intrns s xrcnt sur ta guimauv lorsqu tu y appliqus un forc? Il y a un forc d comprssion qui écras la guimauv t il y a aussi un forc d tnsion sur la bas d la guimauv car ll tnd à s étirr. 6. Rgard bin la tabltt ci-dssous. Nomm, sur l illustration, ls forcs intrns agissant sur la tabltt. Un parti d la strucutr s écras t subit un forc d comprssion t un parti s étir t subit un forc d tnsion. 7. Pux-tu fair un lin ntr ls forcs intrns d la guimauv t clls d la tabltt? Expliqu. Dans ls dux cas, un parti d la structur subit ds forcs d comprssion t un autr parti ds forcs d tnsion. Structurs t mécanisms Bloc 2 57
Annx 4a Où sont ls forcs intrns? Analys bin ls structurs ci-dssous t nomm ls forcs intrns agissant sur chaqu structur. 58 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 4b Où sont ls forcs intrns? Corrigé Analys bin ls structurs ci-dssous t nomm ls forcs intrns agissant sur chaqu structur. Structurs t mécanisms Bloc 2 59
Annx 5 Qul tst? Matéril cord ballon n baudruch ruban à msurr tabl ou tabourt structur March à suivr 1. Fixr un cord au plafond d manièr qu ll dscnd tout près d la tabl ou du tabourt. 2. Fixr à la cord un ballon n baudruch gonflé contnant 10 ml d au. 3. Placr la structur sur la tabl t déplacr l ballon à 5 cm d la structur t laissr l ballon la frappr. 4. Si la structur rst n équilibr, déplacr l ballon à 10 cm d la structur t laissr l ballon la frappr. 5. Continur jusqu à c qu la structur prd son équilibr. 60 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 6 Défi d la solidité du planchr Il faut construir l prototyp d un planchr qui pourra supportr la plus grand charg possibl. Matéril 10 bâtons d brochtt 20 cur-dnts 10 bâtonnts d suctt glacé (Popsicl) 2 morcaux d carton Critèrs avoir un dimnsion d 100 cm 150 cm avoir un rvêtmnt d carton Structurs t mécanisms Bloc 2 61
Annx 7a Évaluation formativ Nomm dux forcs intrns s xrçant dans ls structurs t donn un xmpl d objt qui subit ctt forc. _ Idntifi ls forcs intrns qui s xrcront sur ls partis d c pont lorsqu un prsonn y passra. 62 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 7b Évaluation formativ Corrigé Nomm dux forcs intrns s xrçant dans ls structurs t donn un xmpl d objt qui subit ctt forc. La forc d tnsion t la forc d comprssion. Répons prsonnll. Idntifi ls forcs intrns qui s xrcront sur ls partis d c pont lorsqu un prsonn y passra. Not : Il y aura aussi ds forcs d comprssion t d tnsion dans ls sgmnts A t B d la structur. Structurs t mécanisms Bloc 2 63
Référntil Un forc xtrn st un forc appliqué à un structur. Un forc intrn st un forc agissant à l intériur d la structur. Forc d comprssion : C st un forc qui comprim la matièr. Lorsqu un matéril subit un comprssion, il tnd à dvnir plus court. Forc d tnsion : C st un forc qui étir la matièr. Lorsqu un matéril subit un tnsion, il tnd à dvnir plus long. Variabl : Un variabl st un factur qui put influncr l résultat d un xpérinc valabl. 64 Scincs t tchnologi, 7 anné
Bloc 3 : Efficacité structural Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Charg prmannt Un structur doit supportr son propr poids. La charg prmannt st l poids propr d la structur. On l appll aussi poids mort ou poids à vid. Par xmpl, la charg prmannt d un tabourt corrspond à son poids. Surcharg C st un charg supplémntair qu un structur put dvoir supportr t qu il faut prévoir avant d la construir. Un surcharg put êtr statiqu ou dynamiqu. La surcharg sur l tabourt st l poids d c monsiur. Charg statiqu C st un charg d un poids inrt. La charg prmannt t la surcharg sont ds chargs statiqus. Charg dynamiqu C st un charg accompagné d un forc tll qu la vibration, l vnt, un trmblmnt d trr, un xplosion, un objt n mouvmnt. Efficacité structural L fficacité structural st un moyn d évalur la prformanc d un structur. C st un rapport ntr sa mass t sa capacité maximal d surcharg. Structurs t mécanisms Bloc 3 65
Voici la formul pour la calculr : Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv s familiaris avc l concpt d fficacité structural ainsi qu avc ls notions d charg t d surcharg sur ls structurs, t appliqu cs notions à un situation à caractèr tchnologiqu. C bloc contint aussi l évaluation sommativ. Vocabulair du bloc charg prmannt charg statiqu charg dynamiqu fficacité structural poids surcharg Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs ont souvnt d la difficulté à fair ds lins ntr ls forcs intrns t xtrns t ls typs d chargs. Il st important d bin différncir cs notions avant d abordr l fficacité structural. 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 ds affichs (pour vantr ls mérits d lur support); présntr l produit fini à la suit d la résolution d problèm; utilisr ds formuls mathématiqus; prndr t nrgistrr ds msurs; utilisr la msur t ls unités mathématiqus; construir ds forms tridimnsionnlls (3D) t ds plans; connaîtr t utilisr divrss stratégis pour résoudr ds problèms; fair ds lins n appliquant ss connaissancs t ss habiltés pour résoudr un problèm; établir ds inférncs statistiqus, logiqus ou scintifiqus n partant d l énoncé d un problèm. Nots d planification S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir n quantité suffisant ls annxs 1 à 6. Photocopir l référntil n quantité suffisant. Résrvr l laboratoir d informatiqu ou un projctur multimédia. Allr chrchr l diaporama (fficacit.shw) dans l cédérom. 66 Scincs t tchnologi, 7 anné
Au momnt du tst du planchr d l annx 4, ls élèvs pourraint, à tour d rôl, tstr lur planchr pndant qu ls autrs élèvs construisnt lur support à boutill (Annx 5). La structur construit à l annx 5 pourrait êtr évalué d façon sommativ. Matéril Pour l group-class cord sau gravir balanc dux boutills d au Pour chaqu élèv dynamomètr paills ruban-cach Médias élctroniqus Diaporama n format présntation (fficacit.shw) Annxs Annx 1 : Ls chargs Annx 2 : Ds lins! Annx 3 : Touts sorts d chargs! Annx 4 : Tstons notr planchr! Annx 5 : Défi d la boutill d au Annx 6A : Évaluation sommativ Annx 6B : Évaluation sommativ Corrigé Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 7, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p. 410-420. GIBB, Td, t al. Scincs t tchnologi 7, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p. 156-157. Tchnoscinc 7 anné guid pédagogiqu, Ottawa, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p. 35-37. Déroulmnt du bloc Mis n situation : 10 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. Présntr la prmièr photo du diaporama (pylôn d élctricité tordu). Structurs t mécanisms Bloc 3 67
Posr aux élèvs la qustion ci-après t lur laissr qulqus minuts pour n discutr n équips d dux : Qull forc a fait s écroulr ctt structur? (vrglas) Rvoir la définition d forc intrn t d forc xtrn avc ls élèvs. Un forc xtrn st un forc appliqué à un structur. Un forc intrn st un forc agissant à l intériur d la structur. Posr aux élèvs ls qustions suivants : L vrglas xrc-t-il un forc intrn ou un forc xtrn? (forc xtrn) Qulls forcs intrns connais-tu? (tnsion t comprssion) Présntr la duxièm photo du diaporama (pylôn d élctricité). Posr aux élèvs la qustion suivant : Qulls forcs xtrns autrs qu l vrglas pourraint fair n sort qu ctt structur s affaiss? (vnt, collision avc un objt (avion, camion), poids supplémntair sur ls câbls) Expérimntation : 90 minuts Présntr la troisièm diapositiv du diaporama (trois photos différnts). Mntionnr aux élèvs qu lls t ils doivnt trouvr, n rgardant ls photos d structurs, ds forcs xtrns qui pourraint fair n sort qu lls s affaissnt ou tombnt. Dmandr aux élèvs d fair, dans lur journal scintifiqu, un tablau d dux colonns t d quatr rangés. Structurs Forcs xtrns Modlag En partant d la tâch, fair un modlag à voix haut d l=utilisation du plan d qustionnmnt n vous inspirant du contnu d l=ncadré. 68 Scincs t tchnologi, 7 anné
Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d trouvr ds xmpls d forcs xtrns qui pourraint fair n sort qu cs structurs s affaissnt ou tombnt. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Comprndr la façon dont un forc xtrn agit sur un structur. Commnt j m y prnds? J trouv à quoi srt la structur t ls forcs qui pourraint la fair s écroulr. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi la structur un fois d plus pour m assurr qu il n y a pas d autrs réponss possibls. Pratiqu guidé Formr ds équips d dux t dmandr aux élèvs d trouvr ds xmpls d forcs xtrns pouvant fair s affaissr ds structurs. Laissr l tmps nécssair aux élèvs pour fair la tâch. Corrigr avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas d connaissancs rronés. Écrir, au tablau, Charg prmannt n gros. Chargs t surchargs À l aid d l annx 1 t d l ncadré, xpliqur la notion d charg prmannt d un structur. Charg prmannt : Un structur doit supportr son propr poids. La charg prmannt st l poids propr d la structur. On l appll aussi poids mort ou poids à vid. Présntr la quatrièm diapositiv du diaporama t dmandr aux élèvs d détrminr la charg prmannt d la structur n s srvant d un xmpl à la fois. Écrir, au tablau, surcharg sur un structur n gros. À l aid d l annx 1 t d l ncadré, xpliqur la notion d surcharg d un structur. Structurs t mécanisms Bloc 3 69
Surcharg : C st un charg supplémntair qu un structur put dvoir supportr t qu il faut prévoir avant d la construir. Un surcharg put êtr statiqu ou dynamiqu. En présntant la quatrièm diapositiv, dmandr aux élèvs d trouvr la surcharg d structurs n donnant un xmpl à la fois. Écrir, au tablau, charg statiqu t charg dynamiqu n gros. À l aid d l annx 1 t d l ncadré, xpliqur ls notions d charg statiqu t d charg dynamiqu d un structur. Charg statiqu : C st un charg d un poids inrt. La charg prmannt t la surcharg sont ds chargs statiqus. Charg dynamiqu : C st un charg accompagné d un forc tll qu la vibration, l vnt, un trmblmnt d trr, un xplosion, un objt n mouvmnt. En s inspirant d la quatrièm diapositiv, dmandr aux élèvs d détrminr si la structur support un charg statiqu ou un charg dynamiqu n donnant un xmpl à la fois. Fair un synthès ds chargs t ds forcs xtrns n utilisant l annx 2. Présntr la tâch d l annx 3 t rmttr aux élèvs l planchr qu lls t ils ont construit au bloc précédnt. Lir ls consigns n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Qull st la différnc ntr la solidité t la stabilité d un structur? (un structur put êtr solid, mais non stabl) Qul instrumnt aidrait à msurr la mass d la structur? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu guidé Laissr l tmps aux élèvs d fair l activité n équips d dux. Fair un rtour sur la tâch n posant ds qustions tlls qu : Qul tst srait l plus fficac pour mttr ls planchrs à l ssai? Qulls variabls sraint importants à contrôlr? Corrigr avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas d connaissancs rronés. 70 Scincs t tchnologi, 7 anné
Ajoutr charg prmannt, surcharg, charg statiqu t charg dynamiqu à la cart sémantiqu géant. Efficacité structural Présntr aux élèvs l problèm suivant : Tu dois évalur la prformanc d dux tours à CD. Ls dux tours sont capabls d supportr ls 25 CD qu lls continnnt t ont la mêm stabilité. Qu pourrais-tu fair pour trouvr la tour la plus fficac? Fair un rmu-ménings avc ls élèvs. Présntr la définition d fficacité structural. Efficacité structural : L fficacité structural st un moyn d évalur la prformanc d un structur. C st un rapport ntr sa mass t sa capacité maximal d surcharg. Écrir, au tablau, ls donnés d l ncadré. La tour 1 a un mass d 2 kg t put supportr un surcharg maximal d 8 kg. La tour 2 a un mass d 1 kg t put supportr un surcharg maximal d 8 kg. Montrr aux élèvs la façon d calculr l fficacité structural ds dux structurs. Structur 1 surcharg maximal = 8 kg fficacité structural = 4 mass d la structur = 2 kg Structur 2 surcharg maximal = 8 kg fficacité structural = 8 mass d la structur = 1 kg La structur 1 put supportr 4 fois sa mass, tandis qu la structur 2 put supportr 8 fois sa mass. Structurs t mécanisms Bloc 3 71
Pratiqu guidé Donnr d autrs xmpls, s il y a liu, t s assurr qu ls élèvs savnt calculr l fficacité structural. Rmttr l annx 4 aux élèvs. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt. Expliqur aux élèvs qu lls t ils vont tstr lur planchr pour détrminr clui qui st l plus solid n s srvant d l annx 4. Lir la march à suivr n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : À quoi srt la cord? À qul momnt sais-tu qu ton planchr a attint sa charg maximal? Modlag En partant d la tâch, fair un modlag à voix haut d l=utilisation du plan d qustionnmnt. Pratiqu autonom Laissr l tmps aux élèvs d tstr lur planchr individullmnt. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Écrir qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Fair un rtour sur la tâch t corrigr ds qustions. Présntr l planchr ayant la plus grand solidité t l analysr n group-class. Ajoutr l xprssion fficacité structural à la cart sémantiqu géant. 72 Scincs t tchnologi, 7 anné
Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d fair un diagramm ds élémnts importants appris. Fair un rtour sur ls élémnts appris durant la journé avc la cart sémantiqu géant. Réinvstissmnt : 40 minuts Présntr aux élèvs l défi d l annx 5. 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. Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu autonom Dmandr aux élèvs d fair un croquis d lur structur dans lur journal scintifiqu, puis d la construir. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Écrir qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Ramassr ls structurs ds élèvs t n fair l évaluation formativ n lur faisant ds commntairs. Évaluation sommativ : 30 minuts Rmttr l annx 6A à chaqu élèv. Invitr ls élèvs, d façon individull, à répondr aux qustions. Ramassr l annx 6A pour n fair l évaluation sommativ à l aid d la grill d évaluation adapté t d l annx 6B. Structurs t mécanisms Bloc 3 73
Annx 1 Ls chargs Charg prmannt : Un structur doit supportr son propr poids. La charg prmannt st l poids propr d la structur. On l appll aussi poids mort ou poids à vid. Surcharg : C st un charg supplémntair qu un structur put dvoir supportr t qu il faut prévoir avant d la construir. Un surcharg put êtr statiqu ou dynamiqu. 74 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 2 Ds lins! Structurs t mécanisms Bloc 3 75
Annx 3 Touts sorts d chargs! Un ingéniur t dmand d soumttr ton planchr à ds tsts pour n vérifir la solidité. Examin bin l planchr qu tu as construit t réponds aux qustions suivants : 1. Commnt pourrais-tu msurr la charg prmannt d ton planchr? Expliqu. 2. Msur la charg prmannt d ton planchr. 3. Invnt un tst pour trouvr la résistanc d ton planchr aux chargs statiqus. Expliqu-l à l aid d un dssin t d un txt. 76 Scincs t tchnologi, 7 anné
4. Invnt un tst pour trouvr la résistanc d ton planchr aux chargs dynamiqus. Expliqu-l à l aid d un dssin t d un txt. 5. Slon-toi, ton planchr aura-t-il un plus grand résistanc aux forcs d tnsion ou aux forcs d comprssion? Expliqu. 6. Qulls variabls dvrais-tu contrôlr pour ctt xpérinc? Structurs t mécanisms Bloc 3 77
Annx 4 Tstons notr planchr! Matéril balanc cord sau gravir March à suivr 1. Passr la cord autour d la poigné du sau. 2. Posr l planchr ntr dux pupitrs d façon à formr un pont. 3. Passr la cord fixé au sau autour du planchr t y fair un nœud. 4. Rmplir gradullmnt l sau d gravir jusqu à c qu l planchr s bris. 5. Psr l sau contnant l gravir. 78 Scincs t tchnologi, 7 anné
Analys 1. Calcul l fficacité structural d ton planchr. 2. Qull a été la faiblss d ton planchr? 3. Compar ton planchr au planchr ayant la plus grand fficacité structural. Not ls différncs. 4. Slon toi, l fficacité structural st-ll un élémnt ssntil à la construction d planchrs d maison? Expliqu. Structurs t mécanisms Bloc 3 79
Annx 5 Défi d la boutill d au Tu dois concvoir t construir un support à boutill d au d un hautur d 60 cm ayant la plus grand fficacité structural possibl. Matéril paills ruban-cach 80 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 6a Évaluation sommativ 1. Rgard l illustration ci-dssous. Nom : a) Pourrait-on changr la charg prmannt d ctt structur? Expliqu. b) Qull st la surcharg d ctt structur? Expliqu. c) Nomm un charg dynamiqu qui pourrait affctr la stabilité d ctt structur t xpliqu ton raisonnmnt. Structurs t mécanisms Bloc 3 81
d) Qu pourrais-tu fair pour trouvr l fficacité structural d ctt structur? Expliqu n utilisant ds trms scintifiqus. 2. Nomm ls typs d structurs t donn trois xmpls pour chacun d ux. 3. Tu s nommé ntraînur ou ntraînus d élèvs d 5 anné qui participront à un concours. Ells t ils dvront construir un tour ayant la plus grand fficacité structural possibl. Expliqu-lur ls forcs intrns agissant dans ls structurs. 82 Scincs t tchnologi, 7 anné
4. Rgard l illustration ci-contr. a) Ctt structur st-ll stabl? Expliqu. b) Commnt pourrais-tu améliorr la stabilité d ctt structur? c) Commnt pourrais-tu trouvr l cntr d gravité d ctt structur? Structurs t mécanisms Bloc 3 83
m 5. Ls élèvs d la class d M Latulip ont construit ds tours dans lur cours d scincs t m tchnologi. Pour vérifir lur résistanc à un forc xtrn, M Latulip va tstr ls tours d la façon suivant : Ell fra roulr un ball vrs la tour à qulqus rpriss l long d un plan incliné. À chacun ds ssais, la ball partira d un pu plus haut sur l plan jusqu à c qu la tour tomb. m Qulls variabls M Latulip dvra-t-ll contrôlr pour qu son tst soit just? Expliqu. 6. Quls sont ls avantags d construir un structur symétriqu? 84 Scincs t tchnologi, 7 anné
Annx 6b Évaluation sommativ Corrigé 1. Rgard l illustration ci-dssous. Nom : a) Pourrait-on changr la charg prmannt d ctt structur? Expliqu. Non, à moins d modifir la structur n nlvant ou n ajoutant ds partis. b) Qull st la surcharg d ctt structur? Expliqu. C st la mass ds livrs t ds objts qu ll support. c) Nomm un charg dynamiqu qui pourrait affctr la stabilité d ctt structur t xpliqu ton raisonnmnt. Par xmpl, un nfant qui ntr n contact avc la bibliothèqu. (réponss variabls) d) Qu pourrais-tu fair pour trouvr l fficacité structural d ctt structur? Expliqu n utilisant ds trms scintifiqus. Par xmpl, placr ds chargs sur chaqu tabltt jusqu à tmps qu lls rondissnt. Calculr la mass total d charg qu la bibliothèqu put supportr t la divisr par la charg prmannt d la structur. (réponss variabls) 2. Nomm ls typs d structurs t donn trois xmpls pour chacun d ux. Structurs à coqu, structurs à ossaturs t structurs plins. (réponss variabls) 3. Tu s nommé ntraînur ou ntraînus d élèvs d 5 anné qui participront à un concours. Ells t ils dvront construir un tour ayant la plus grand fficacité structural possibl. Expliqu-lur ls forcs intrns agissant dans ls structurs. Structurs t mécanisms Bloc 3 85
Un forc intrn st un forc agissant à l intériur d un structur. Il y a dux forcs intrns : la forc d comprssion t la forc d tnsion. La forc d comprssion st un forc qui comprim la matièr. Lorsqu un matièr subit un comprssion, ll tnd à dvnir plus court. La forc d tnsion st un forc qui étir la matièr. Lorsqu un matièr subit un tnsion, ll tnd à dvnir plus longu. Lorsqu un structur rçoit un surcharg, ds forcs d comprssion t d tnsion additionnlls agissnt dans la structur. 4. Rgard l illustration ci-contr. a) Ctt structur st-ll stabl? Expliqu. Non, car sa bas st pu larg t son cntr d mass st trop haut. b) Commnt pourrais-tu améliorr la stabilité d ctt structur? En augmntant la largur d sa bas, c qui dscndrait la position du cntr d gravité d la structur ou n augmntant la mass d la bas, c qui dscndrait la position du cntr d gravité. c) Commnt pourrais-tu trouvr l cntr d gravité d ctt structur? En attachant la lamp à un ficll t n la déplaçant jusqu à c qu ll soit n équilibr. m 5. Ls élèvs d la class d M Latulip ont construit ds tours dans lur cours d scincs t m tchnologi. Pour vérifir lur résistanc à un forc xtrn, M Latulip va tstr ls tours d la façon suivant : Ell fra roulr un ball vrs la tour à qulqus rpriss l long d un plan incliné. À chacun ds ssais, la ball partira d un pu plus haut sur l plan, jusqu à c qu la tour tomb. 86 Scincs t tchnologi, 7 anné
m Qulls variabls M Latulip dvra-t-ll contrôlr pour qu son tst soit just? Expliqu. Utilisr toujours l mêm matéril (mêm ball, mêm plan incliné, mêm surfac d roulmnt). La tour doit toujours êtr à la mêm distanc du plan incliné. Fair ls tsts au mêm ndroit. 6. Quls sont ls avantags d construir un structur symétriqu? Un structur symétriqu fait n sort qu l cntr d gravité s trouv au cntr d la structur, c qui prmt d répartir ls chargs prmannts égalmnt d chaqu côté. Ell st aussi plus facil à construir t moins coûtus. Structurs t mécanisms Bloc 3 87
Référntil Un forc xtrn st un forc appliqué à un structur. Un forc intrn st un forc agissant à l intériur d la structur. Charg prmannt : Un structur doit supportr son propr poids. La charg prmannt st l poids propr d la structur. On l appll aussi poids mort ou poids à vid. Surcharg : C st un charg supplémntair qu un structur put dvoir supportr t qu il faut prévoir avant d la construir. Un surcharg put êtr statiqu ou dynamiqu. Charg statiqu : C st un charg d un poids inrt. La charg prmannt t la surcharg sont ds chargs statiqus. Charg dynamiqu : C st un charg accompagné d un forc tll qu la vibration, l vnt, un trmblmnt d trr, un xplosion, un objt n mouvmnt. Efficacité structural : L fficacité structural st un moyn d évalur la prformanc d un structur. C st un rapport ntr sa mass t sa capacité maximal d surcharg. 88 Scincs t tchnologi, 7 anné
Attnts Grill d évaluation sommativ Montrr sa compréhnsion du rapport ntr l fficacité ds structurs t ls forcs qui agissnt sur lls t à l intériur d lls. Concvoir t fabriqur divrss structurs t xplorr l rapport ntr la concption t la fonction d cs structurs, ainsi qu ls forcs qui agissnt sur lls. Montrr la compréhnsion ds facturs dont on doit tnir compt pour concvoir t fabriqur ds produits qui répondnt à un bsoin particulir. Compétncs/ critèrs Compréhnsion ds concpts L élèv : - montr sa compréhnsion ds concpts : typs d structurs, forcs intrns t xtrns, stabilité, cntr d gravité, fficacité structural. Nivau 1 Nivau 2 Nivau 3 Nivau 4 L élèv : L élèv : L élèv : L élèv : - comprnd un ptit nombr d concpts fondamntaux. - fait ds rrurs importants. - donn ds xplications qui témoignnt d un compréhnsion limité ds concpts. - comprnd un crtain nombr d concpts fondamntaux. - fait qulqus rrurs importants. - donn ds xplications incomplèts. - comprnd la plupart ds concpts fondamntaux. - fait pu d rrurs importants. - donn généralmnt ds xplications complèts ou prsqu. - comprnd tous ls concpts fondamntaux. - n fait aucun rrur important. - donn toujours ds xplications complèts. Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption (notammnt dans l utilisation sécuritair d outils, d équipmnt t d matériaux) L élèv : - utilis ds outils d un façon approprié. - trouv ls variabls à contrôlr pour s assurr d la justss d un xpérinc. - mt très pu n application ls habiltés t ls stratégis rquiss. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié avc d l aid sulmnt. - mt n application qulqus-uns ds habiltés t ds stratégis rquiss. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié avc un pu d aid. - mt n application la plupart ds habiltés t ds stratégis rquiss. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié prsqu sans aid. - mt n application touts (ou prsqu touts) ls habiltés t ls stratégis rquiss. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié t sans aid. Structurs t mécanisms Bloc 3 89
Communication ds connaissancs acquiss L élèv : - utilis la trminologi approprié (p. x., comprssion, tnsion, surcharg, charg prmannt, forc intrn, stabilité, cntr d gravité). - communiqu d manièr pu clair t pu précis. - utilis rarmnt la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. - communiqu avc un crtain clarté t un crtain précision. - utilis parfois la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. - communiqu généralmnt d manièr clair t précis. - utilis généralmnt la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. - communiqu courammnt d manièr clair t précis. - utilis courammnt la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. Capacité d fair ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin L élèv : - montr sa capacité d fair ds rapprochmnts n fonction d la concption symétriqu. - fait pu d rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs. - fait pu d rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin. - fait crtains rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs. - fait crtains rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin. - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs. - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin. - fait régulièrmnt ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans divrs contxts. - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin t comprnd lurs conséquncs.. 90 Scincs t tchnologi, 7 anné