Concevoir un objet qui flotte Construire une séquence autour de l eau, des masses, des objets flottants. Le défi à lancer aux élèves est le suivant : «Réaliser et construire un objet flottant capable de flotter sur l'eau au moins une minute. Il doit avoir un poids d au moins 1kg. Contraintes supplémentaires : l'objet doit tenir dans une boîte de 50x50x80cm, et il doit être esthétique, et porter un nom.» Entre 10 et 12 séances de 45mn pour les deux séquences. Matériel (non exhaustif) : - album «Le petit bateau de Petit Ours» Ecole des loisirs. - feuilles blanches 65 x 50 cm - bassines - éponges, serviettes en tissu - feuilles A3 (blanches) - morceaux de bois - boîtes plastique et métal - polystyrène - clous - carton - cailloux - aluminium - sable, riz - différentes fiches techniques - balances de Roberval - pâte à modeler - balles de tennis - boîtes de pellicules photos
Séquence 1 : Flotte ou coule : environ 8 à 10 séances Etape 1 : Présentation et lecture de l album «Le petit bateau de Petit Ours» Ecole des Loisirs. Introduction du défi, et présentation aux élèves. Il s agira alors de prélever les représentations des élèves quant aux contraintes du défi. On constituera une trace écrite des propositions faites par les élèves. Etape 2 : Expérimentations pour vérifier ou infirmer les conceptions initiales. Les résultats sont exposés sous la forme d un tableau présentant la flottabilité de différents objets.
Etape 3 : Réaliser des activités autour des balances pour répondre aux questions suivantes : «Comment savoir si un objet est lourd ou léger?» «Est-ce toujours le plus léger qui flotte?» Apprendre à utiliser une balance de Roberval et connaître son fonctionnement (comparer deux masses en lecture directe).
Etape 4 : Trier les objets par matière. Etre capable de distinguer objet et matière, ce qui est très important pour comprendre la flottabilité des objets (ex : une bouteille peut être en verre ou en plastique) Etape 5 : Comparer la flottabilité d objets de même masse. Pour cela, on leur propose la situation suivante : «Si deux objets ont la même masse et si l un coule, est-ce que l autre va couler?». Pour cela des boules de pâte à modeler de masses identiques sont proposées aux élèves. Chaque binôme doit essayer de faire flotter sa boule. Il s agit de mettre en évidence l influence de l espace occupé par l objet dans l eau. Etape 6 : Comparer la flottabilité d objets ayant la même forme et le même volume mais de masses différentes. Comprendre que la masse a également une influence sur la flottabilité.
Etape 7 : L influence de l eau : la poussée d Archimède : ressentir la poussée de l eau sur l objet. Il s agit de proposer trois ateliers aux élèves : Atelier 1 Une boîte fermée flotte dans l aquarium. Essayer de l enfoncer et de faire couler la boîte sans l ouvrir. Que constates-tu? Explique pourquoi. Atelier 2 Un élève tient à bout de bras une bouteille accrochée à un bâton par un fil et remplie soit d eau soit de sable, puis il doit la plonger dans l aquarium. Décris ce que tu as ressenti dans les deux cas. Essaie d expliquer pourquoi. Atelier 3 Un morceau de pâte à modeler est accroché par un fil à l un des plateaux d une balance à plateaux suspendus ; de l autre côté une masse de sable équivalente a été placée. Faire remarquer - par interprétation de la position de la balance - que les deux masses sont égales puisque la balance est équilibrée. Plonger ensuite la pâte à modeler dans une bassine d eau. Expliquer ce qui a été constaté.
Séquence 2 : Construction de l objet flottant 2 à 3 séances Etape 1 : Imaginer l objet flottant en réalisant des dessins individuels et en précisant les matières utilisées. Ensuite, on triera les dessins en fonction des matières utilisées pour la coque et on formera les groupes. En groupe, on réalisera un dessin final représentant leur objet flottant avec les matières utilisées. Etape 2 : Réalisation de l objet et vérification des contraintes, notamment de taille et de poids. Si besoin, lester l objet. Ex : Bibliographie : - Site de la main à la pâte : www.fondation-lamap.org, travaux de Nadine Delorme - L enseignement scientifique à l école, COQUIDE CANTOR et GIORDAN, ed. Delahave éducation.