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Publié : 9 décembre 2010
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Objet fonctionnant avec la force du vent

Construire un dériveur

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Projet : Construire un dériveur

Place dans les programmes

Cette séquence est l’occasion d’illustrer l’articulation entre sciences (construction de connaissances : ici, la matérialité de l’air, les effets des forces) et technologie (construction d’un objet dont on définit les fonctions et l’utilité).

Citation issue des documents d’accompagnement des programmes sciences au cycle3 :
« L’air en mouvement peut produire une force et créer un mouvement.
Cet effet peut être utilisé pour le fonctionnement de certains objets.
Ces objets peuvent avoir pour fonction de produire de l’énergie (moulin à vent, éolienne) ou d’indiquer une direction (manche à air, girouette). Dans le cas de la manche à air, on obtient en outre une indication sur la vitesse du vent. »

Ici, nous construirons un anémomètre qui nous permettra de mesurer la force du vent pour conaître les conditions de navigation et une modélisation d’un dériveur en lien avec le module énergie.

Les programmes concernés au cycle 3 :
IV-2-2-1 L’air, son caractère pesant [Fiche connaissances 3]
IV-2-2-7 Le monde construit par l’homme [Fiches connaissances 20, 21, 25]

Connaissances et savoir-faire que l’on souhaite voir acquis ou en cours d’acquisition par les élèves à l’issue de la séquence (cf. § C)
Le vent est un déplacement d’air par rapport à un repère, on en perçoit les effets. L’air exerce des forces sur un objet par rapport auquel il est en mouvement. Ces forces agissent sur la forme (et/ou) sur la position de l’objet.
En position d’équilibre, une girouette indique la direction du vent local si les surfaces situées de part et d’autre de l’axe de rotation sont très différentes ; la partie située en amont est celle de plus petite surface. Elle indique alors d’où vient le vent.

1)Monde construit par l’homme
L’élève s’initie, dans le cadre d’une réalisation, à la recherche de solutions techniques, au choix et à l’utilisation raisonnée d’objets et de matériaux.

Energie
Exemples simples de sources d’énergie utilisables.

Déroulement de la séquence

Séances Question de départ Activités conduites avec les élèves Objectifs visés
Connaissances visées
Conclusion de la séance
Séance1 Construire un appareil capable de mesurer la vitesse du vent. Recherche individuelle d’une solution transmise par écrit. Imaginer et réaliser un dispositif expérimental permettant de répondre aux questions que l’on se pose en s’appuyant sur des mesures appropriées. Communiquer son idée par un document organisé comportant à la fois texte et image. Dessin légendé du dispositif proposé.Texte explicatif.Recueil des conceptions initiales.
Séance 2 Elaboration du cahier des charges. Etablir les critères d’un type de texte particulier : la fiche de fabrication. Mise en commun des dispositifs proposés. Elaboration commune d’un cahier des charges.Elaboration avec les élèves d’une grillede relecture critériée pour la fiche de fabrication. Elaborer un cahier des charges.
Ecrire une fiche de fabrication.
Notion de cahier des charges. Critères d’écriture d’un type de texte prescriptif : une fiche de fabrication. Trace écrite sur le cahier de sciences concernant le cahier des charges. Grille critériée.
Séance 3 Recherche documentaire en BCD et sur internet. Recherche sur en BCD et sur internet. Lire et comprendre un ouvrage documentaire. Trouver sur internet des informations scientifiques simples, les apprécier de manière critique et les comprendre. Rédiger un texte pour communiquer ses connaissances (texte à statut documentaire). Notion de vent.
Un tel appareil s’appelle un anémomètre, il en existe plusieurs type. On peut également utiliser l’échelle de Beaufort.
Texte de synthèse des recherches.
Séance 4 Réécriture de la fiche de fabrication de l’anémomètre en tenant compte des apports théoriques et de la grille critériée. Relecture et réécriture individuelle du texte à l’aide de la grille critériée.Evaluation formatrice. Elaborer un cahier des charges.Ecrire une fiche de fabrication. Notion de cahier des charges.Critères d’écriture d’un type de texte prescriptif : une fiche de fabrication. Fiche de fabrication définitive sur le cahier de sciences.
Séance 5 Réinvestissement Mission : construire un appareil capable de se déplacer sur l’eau et de tourner. Elaboration individuelle d’un cahier des charges et d’une fiche de fabrication. Elaborer un cahier des charges. Ecrire une fiche de fabrication. Notion de cahier des charges.
Critères d’écriture d’un type de texte prescriptif : une fiche de fabrication.
Trace écrite sur le cahier de sciences.
Séance 6 Mise en commun des fiches de fabrication.Essai des dispositifs. Comparaison des propositions aux exigences du cahier des charges. Critique individuelle de sa fiche après débat. Utiliser le lexique spécifique des sciences.Participer activement à un débat argumenté pour élaborer des connaissances scientifiques en respectant les contraintes. Notion de cahier des charges. Nom et propriétés de flottaison de certains matériaux (bois, polystyrène expansé ou extrudé). Notion de gouvernail. Trace écrite indiquant les modifications à apporter à son dispositif pour satisfaire au cahier des charges.
Séance 7 Réécriture de la fiche de fabrication. Relecture et réécriture individuelle du texte à l’aide de la grille critériée.Evaluation formatrice. Utiliser un vocabulaire spécifique. Ecrire une fiche de fabrication. Critères d’écriture d’un type de texte prescriptif : une fiche de fabrication. Trace écrite de sa fiche de fabrication définitive.
Séance 8 Synthèse. Elaboration collective de la trace écrite. Imaginer et réaliser un dispositif expérimental permettant de répondre aux questions que l’on se pose en s’appuyant sur des mesures appropriées. Notion de gouvernail. Les différentes sortes d’anémomètres (à hélice, à feuille, électronique...). Les systèmes de mesures possibles nombre de tours par minute, graduation...Relativité du dispositif imaginé. Trace écrite collective.
Prolongement Visite de l’exposition sur les voiles du léman au Musée du Chablais à Thonon. Intervention d’un bénévole de l’association « la barque la Savoie ». Calcul des dimensions de la maquette connaissant les dimensions réelles et l’échelle. Résoudre des problèmes relevant de la proportionnalité en utilisant un raisonnement approprié.
Donner une valeur approchée d’un nombre décimal à l’unité au dixième ou au centième près. Choisir l’unité appropriée.
Notion d’échelle. Tableau de proportionnalité. Valeur approchées des mesures de longueur au millimètre prés.