Séquence : les objets techniques ;objets mécaniques,transmission de mouvements de rotation. Fiche connaissances pour l enseignant «L élève connaît des dispositifs de transmission du mouvement et est capable d en décrire une utilisation concrète suite à une démarche de fabrication en classe ou à l'étude d'un objet technique (treuil, bicyclette ).»LPC Les engrenages sont l un des systèmes élémentaires de transmission du mouvement. Un engrenage est constitué de deux roues dentées qui s engrènent, c'està-dire dont les dents s emboîtent parfaitement. Il permet donc de transmettre un mouvement qui peut se définir par une force, une vitesse et un sens de rotation. Les systèmes d engrenage permettent de surmultiplier (augmenter) ou démultiplier (réduire) une force ou une vitesse. Ils permettent également de changer le sens de rotation ou la direction du mouvement. Un engrenage est un système de plusieurs roues dentées(pignons) en contact. Un engrenage conserve le sens de rotation du premier pignon s il est composé d un nombre impair de pignons. 2,4,6,8 pignons : sens inverse du pignon d entrée 3,5,7,9 pignons : même sens que le pignon d entrée. Les pignons d entrée et de sortie ont des vitesses de rotation différentes, s ils ont des tailles différentes. Démultiplication = diminution de la vitesse Surmultiplication = augmentation de la vitesse. Mots-clés : - Roue dentée ; - Roue menante (entrée du mouvement) ; roue menée (sortie du mouvement) ; - Démultiplier ; surmultiplier ; - Engrenage ; engrener ; - Vitesse ; force ; sens du mouvement ;
Sommaire des séances CM1 Séance 1 : Découverte et mise en évidence de la notion d'engrenage : qu'est-ce qu'un engrenage? Séance 2 : Transmettre un mouvement de rotation en changeant le sens de la rotation Séance 3 : Accélérer un mouvement de rotation
Séance 1 Objectif : Découvrir, construire, connaître un dispositif de transmission de mouvement de rotation : les engrenages. Compétences travaillées Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter au sein d'un groupe. mettre à l'essai plusieurs pistes de solutions par la construction. exprimer et exploiter les résultats d'une réalisation technique en utilisant un vocabulaire scientifique à l'écrit et à l'oral ; maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques : notion de roue dentée, d'engrenage, de transmission de mouvement de rotation, de sens de la rotation. Matériel Plaques, cadres, axes, axes libres, chevilles, barres, roues dentées de même taille, axe muni d'une balle accrochée à un fil. Caisse engrenages de la circonscription de Laon ouest. Déroulement Situation de départ : réalisation d'un défi technique. A partir du matériel dont vous disposez, réaliser un montage qui vous permet de remonter une balle ( qui pend dans le vide ) sur le bord de votre table sans toucher directement ni à l'objet, ni à la corde qui le tien Démarche expérimentale d investigation (DEI) Réalisation matérielle : recherche d une solution technique Hypothèse(s) possible(s) : Les élèves échangent au sein des groupes sur leurs idées de construction. Réalisation techniques : mise en œuvre des idées, réajustements liés aux problèmes rencontrés, validation par la résolution ou non du défi. Présentation collective de constructions et mise en évidence d'un besoin de vocabulaire scientifique pour décrire les éléments des montages. Conclusion : Les roues dentées peuvent, quand elles «s'emboîtent», former un engrenage qui permet de transmettre un mouvement de rotation.observation : deux roues dentées en contact tournent en sens inverse.
Trace construite avec les élèves
Séance 2
Objectif(s) : comprendre que les engrenages permettent ou non de changer le sens de la rotation entre l'entrée et la sortie du système. Compétences travaillées Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter au sein d'un groupe. Mettre à l'essai son hypothèse à priori par la construction. Exprimer et exploiter les résultats d'une réalisation technique en utilisant un vocabulaire scientifique à l'écrit et à l'oral. Maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques : Un engrenage conserve le sens de rotation du premier pignon s il est composé d un nombre impair de pignons. 2,4,6,8 pignons : sens inverse du pignon d entrée 3,5,7,9 pignons : même sens que le pignon d entrée. Notion de roue menante, roue menée, roue intermédiaire. Matériel Plaques, cadres, axes, axes libres, chevilles, barres, roues dentées de même taille, axe muni d'une balle accrochée à un fil. Caisse engrenages de la circonscription de Laon ouest. Déroulement Situation de départ : réalisation d'un défi technique. A l'aide de l'engrenage à 2 roues dentées, faites remonter la balle et noter le sens de rotation que vous avez donné à la première roue. Quel montage faire pour redescendre la balle sans changer le sens de rotation donné à l'entrée du système? Démarche expérimentale d investigation (DEI) Réalisation matérielle : recherche d une solution technique Hypothèse(s) possible(s) : chaque élève cherche son idée de construction et la consigne par écrit sous forme d'un schéma ou d'un texte.
Réalisation techniques : mise en œuvre des idées de chacun, réajustements liés aux problèmes rencontrés, validation par la résolution ou non du défi. Présentation collective de constructions et mise en évidence des sens de rotation. Trace construite avec les élèves
Réinvestissement immédiat sous forme d'un exercice écrit :
Séance 3 Objectif(s) : comprendre que les engrenages permettent d'accélérer ( ou de ralentir ) la rotation entre l'entrée et la sortie du système. Compétences travaillées
Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter au sein d'un groupe. Mettre à l'essai son hypothèse à priori par la construction. Exprimer et exploiter les résultats d'une réalisation technique en utilisant un vocabulaire scientifique à l'écrit et à l'oral. Maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques : La roue d'entrée ( menante ) et de sortie ( menée ) ont des vitesses de rotation différentes, s ils ont des tailles différentes. Démultiplication = diminution de la vitesse Surmultiplication = augmentation de la vitesse. ( roue menante plus grande que la roue menée ). Matériel Plaques, cadres, axes, axes libres, chevilles, barres, roues dentées de tailles différentes, axe muni d'une balle accrochée à un fil. Caisse engrenages de la circonscription de Laon ouest. Déroulement Situation de départ : réalisation d'un défi technique. Monter un engrenage qui permet de remonter la balle le plus vite possible. Démarche expérimentale d investigation (DEI) Réalisation matérielle : recherche d une solution technique Hypothèse(s) possible(s) : chaque élève cherche son idée de construction et la consigne par écrit sous forme d'un schéma ou d'un texte.
Réalisation techniques : mise en œuvre des idées de chacun, réajustements liés aux problèmes rencontrés, validation par la résolution ou non du défi. Présentation collective de constructions. Demande de classement de trois systèmes réalisés par l'observation et mise en évidence des conditions de l'accélération du mouvement. Conclusion : Pour accélérer le mouvement de rotation, il faut que la roue menée soit plus petite que la roue menante. La taille et le nombre de roues intermédiaires n'influent pas sur la vitesse de la roue menée. Trace construite avec les élèves