Parcours n°4
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1. si iiisesseeeeeeceseeeee S ance 8 l ESPE eine dead ane mec emecemueeuen Activit 1 Mod lisation Transmission d un mouvement de x 11 rotation dans un m me plan le chat qui louche Activit 2 Mod lisation Transmission d un mouvement de rotation 13 dans des plans perpendiculaires le batteur uf manuel Activit 3 Fabrication collective d un man ge transmission d un mouvement de rotation 14 Activit 4 Arts VISU IS nee ana nee emuueues 15 ANNEXES eee mummeeme me neemeeme meme eme ennaa nannaa annro naaar nna 16 SEANCE 1 en classe DECOUVERTE D UN OBJET TECHNIQUE Recueil des repr sentations relatives au fonctionnement d un objet complexe S interroger sur le fonctionnement d un objet technique Objectifs complexe Utiliser un vocabulaire nouveau Comp tences Exprimer par le dessin ou sous forme de texte ses envisageables connaissances repr sentations initiales La mallette du mus e du Fer mod le r duit de la machine Mat riel vapeur documents fournis sur CD imprimer Cahiers d exp riences La maquette d une machine vapeur sera pr sent e aux l ves Voici une machine vapeur Nous allons essayer de comprendre son fonctionnement Je vais la faire fonctionner devant vous votre d fi consistera exp2. explosion 4 temps e Hypoth ses l aide du TBI pour trouver l ordre des 4 temps e Validation Remarque utiliser un vocabulaire pr cis piston bielle manivelle rotation continue translation en va et vient Observation du mod le Faire l inventaire e Du mat riel n cessaire 1 disque 2 rectangles 3 attaches parisiennes 1 support e Des op rations effectuer et des outils utiliser percer vrille coller Phases de d roulement de ne l activit Fabrication par groupes de 2 e Rep rer sur chaque pi ce l endroit exact o il faudra percer dessiner au tableau Percer l aide de la vrille e Assembler a bielle au disque et au piston l ensemble sur le support attention la bielle passe devant le disque e Coller sur le support les rails de guidage en laissant un petit jeu Trace crite Compl ter le document de l annexe 4 3 en utilisant les termes techniques et des fl ches pour indiquer la nature et le sens des mouvements Acqu rir des savoir faire dans le domaine de la fabrication d images anim es Pratiquer des techniques mixtes en visant des effets visuels Favoriser la cr ativit et l expression Objectifs tre capable de manipuler et d utiliser des mat riaux pour Comp tences produire des effets attendues D couvrir et conna tre quelques uvres combinant technologie et absurde D couverte et manipulation de proc d s p
3. Discuter sur la validit d un sch ma Emettre des hypoth ses sur le syst me de fonctionnement l aide d un sch ma Etre capable de v rifier ses hypoth ses partir d un moniage o Bo te de construction Celda batteur ufs structures Mat riel pr construites feuilles et crayons gommettes o Annexe 4 4 Observation de l objet dont le m canisme est cach quoi sert il Comment s appelle t il Nommer les diff rentes parties visibles la manivelle la poign e les fouets Faire fonctionner et crire au tableau les observations l axe de la manivelle et l axe des fouets sont perpendiculaires les fouets tournent plus vite que la manivelle 6 fois les fouets tournent en sens inverse Comp tences attendues Fabrication d une maquette pour r pondre aux deux premi res contraintes le fouet tourne plus vite que la manivelle et les axes sont perpendiculaires e Bon de commande tablir collectivement structure Phases de fournie 2 axes 2 roues de tailles diff rentes d roulement de Recherche de solutions par deux l activit e Mise en commun Modification de la maquette pour r pondre la troisi me contrainte les fouets tournent en sens inverse Par 2 bon de commande recherche et mise en commun Validation collectivement confrontation au mod le similitudes et diff rences e Ce qui est pareil les trois crit res e Ce qui change la solution pour inv
4. crayon e Tracer la trajectoire de la translation feutre fix l extr mit et de la rotation feutre fix la t te du marteau e Structuration si la trajectoire est rectiligne il s agit d un mouvement de translation si la trajectoire est curviligne il s agit d un mouvement de rotation G n ralisation d autres objets autour de nous L enseignant trace le tableau comportant les colonnes Phases de rotation translation et le compl te avec les l ves Il d roulement de pr cisera la direction des axes et les sens des l activit mouvements La porte Les lamelles du rideau La fen tre La porte coulissante du Les aiguilles de la montre placard Trace crite e Trouver un titre le jeu des marteaux e Colorier la l gende puis le dessin e Indiquer par des fl ches les mouvements et par une croix les axes de rotation Faire fonctionner les autres maquettes disposition 7 lodelisation le syst me bielle manivell Objectif R aliser un objet partir d un mod le Comp tences Etre capable d observer et d crire un mod le et mettre en attendues uvre les tapes de sa r alisation Animation moteur explosion nt pi ces pr d coup es en carton Pour deux 1 Mat riel Support 1 disque 1 piston 1 bielle 4 rails Colle en b ton Vrilles Annexe 4 3 Visionnement de l animation 10 mn e Plan large sur la voiture e Zoom sur le moteur
5. sch ma explicatif du fonctionnement d un objet Discuter sur la validit d un sch ma Emettre des hypoth ses sur le syst me de fonctionnement l aide d un sch ma Etre capable de v rifier ses hypoth ses partir d un moniage Etre capable de r aliser un montage en fonction d un sch ma Mat riel Essoreuses salade engrenages Phases de d roulement des s ances Point de d part Essayer de d couvrir ce qui fait fonctionner l essoreuse salade comment on peut modifier la vitesse ou le sens du mouvement Demander aux l ves de r aliser un sch ma expliquant le fonctionnement de l essoreuse salade Mise en commun Exemples de propositions d l ves Un m canisme cach entraine le panier Il faut des roues avec des dents Il faut des petites et des grandes roues Exemples d exp riences propos es par les l ves Ouvrir l essoreuse salade Compter les dents des roues faire tourner R aliser des montages identiques Manipulations r alis es en classe Phase collective d observation et de r flexion D montage de l essoreuse les parties en mouvement dessin des roues dent es modification de la vitesse comptage du nombre de dents et du nombre de tours Phase de construction par groupes de 2 l ves R alisation libre d une maquette recr ant le m canisme observ Croquis des productions r alis es observations critiques Trans
6. Centre pilste Aa La main la p te du Grand Nancy Domaine Les objets techniques M canismes et transmission de mouvements Ouverture vers d autres disciplines Arts visuels histoire machinisme r volution industrielle math matiques proportionnalit Partenaires Mus e du fer Jarville A PR Tes Re ae SOMMAIRE S ance 1 l cole D couverte d un objet technique 8 S ance 2 l ESPE Confrontation des repr sentations 4 S ance 3 au Mus e du Fer La fonction de la machine vapeur UN MO QUF nan nee mm mmneem eme mmece men e meme nee meme me men eee a mememeeeueucee S ance 4 l ESPE eine eee nee ceuemeemueeuen Activit 1 Transformation d un mouvement de rotation en translation carte anim e ui iris e ee eueuuuuse Activit 2 Transformation d un mouvement de translation en mouvement de rotation Jeux des marteaux Activit 3 Mod lisation le syst me bielle manivelle partir d une animation vid o et d une maquette Activit 4 Arts VISU IS annann nnn annann nannan nenna n rannan nrnna nnna S ance 5 l cole _Institutionnalisation des connaissances _ les transmissions et transformations de mouvements les solutions techniques S ances 6 et 7 l cole Etude d un objet technique l essoreuse salade
7. assembles la roue et la grande feuille l aide d une attache parisienne 10 Tu places le grand rectangle dans le rail en rabattant la feuille sur une bande de 2 cm de eur 11 Tu tournes la roue de sorte ce que la bande rectangulaire soit verticale 12 Tu colles le rail sur la grande feuille 13 Tu proc des de la m me mani re pour la seconde roue l4 Tu colles sur les deux grands rectangles les images que tu souhaites animer spectant les distances grand rectangle cm x 9 cm 10 cm x 9 cm attache parisienne bande rectangulaire 10 cm x 2 5 cm grande feuille 16 cm x 24 cm disque 7 cm de diam t 16 Annexe 4 2 Jeu de marteaux Manipule le marteau observe bien son mouvement et colorie chacune de ses parties en respectant le codage suivant La partie fixe La partie en translation vert La partie en rotation 17 Annexe 4 3 Trace crite Place les mots piston bielle et manivelle en face de chaque trait et indique par des fl ches le sens du d placement du piston et de la manivelle M effectue un mouvement de P effectue un mouvement de Le syst me bielle manivelle permet de transformer un mouvement de en un mouvement 18 Annexe 4 4 Batteur ufs manuel Compl te la l gende La grande rouc dent e Compl te la l gende La grande rouc dent e Les deux petites roues 19
8. ermettant une animation dans des images fixes pop up Phases de Fabrication par empreinte frottage d coupage dessin d roulement de d une banque de pi ces de m canismes tudi s en sciences l activit Travail sur une premi re mise en sc ne des pi ces obtenues pour une production personnelle reprise sur calque Papier dessin 180g ciseaux colle attaches parisiennes papier Mat riel calque crayon de papier gouache crayons de couleur craies grasses SEANCE 5 l cole Institutionnalisation des connaissances les transmissions et transformations de mouvements les solutions techniques Mettre en commun les connaissances nouvellement Objectif acquises R investir les connaissances dans l explication du Comp tences fonctionnement d autres objets envisageables Construire collectivement une trace crite L Documents papier utilis s objets fabriqu s l ESPE cahier Mat riel d exp riences jeu des marteaux Collecter et organiser les connaissances acquises Compl ter le cahier d exp riences Phases de R diger collectivement la trace crite d roulement de Rechercher d autres objets impliquant des mouvements et la s ance des transformations des mouvements essoreuse salade moteur de v hicule v lo batteur perceuse toupie poign e de porte Objectifs Comp tences envisageables Observer un objet afin de comprendre le fonctionnement R aliser un
9. erser le sens de rotation des fouets Trace crite tablir collectivement Annexe 4 4 num roter sur la photo les diff rentes parties de l objet et recopier les trois observations not es au tableau en d but de s ance concernant axe sens et vitesse de rotation 13 Objectifs R aliser un objet partir d un mod le S inscrire dans une d marche de technologie S inscrire dans un projet collectif Identifier les diff rentes op rations r aliser scier percer poncer r per visser Utiliser des outils et des machines Respecter les consignes de s curit Comp tences attendues Chaque l ve doit apporter une bo te de camembert de taille normale aux alentours de 250g peu pr s 10cm de diam tre telle que la partie sup rieure et la partie inf rieure s embo tent Mod le du man ge Mat riaux plaque de bois poulies de 6 cm et 2 cm de diam tres lastiques 10 cm vis TF 20 mm et 16 mm Outils gabarits vrilles perceuses scies lectriques papier de verre r gles crayons bo tes onglets scies dos tournevis cruciformes colle en b ton Mat riel Pr sentation de l objet et du projet Description et analyse D finition des tapes de fabrication R partition des t ches 2 groupes qui ne font pas les m mes op rations et 3 ateliers tournants par groupe Fabrication chaque op ration fait l objet d une d monstration pr alable pa
10. es Introduction d un pop up possibilit de compl ter avec d autres pi ces ou de se mettre 2 sur un travail Pr sentation d uvres comme le Cyclope de Tinguely le Ballet m canique de L ger les Rotoreliefs de Duchamp Phases de d roulement de l activit Papier dessin 65X50 papier dessin 180g ciseaux colle Mat riel attaches parisiennes papier calque crayon de papier gouache crayons de couleur craies grasses 15 Annexe 4 1 Fiche de fabrication d une carte anim e Fiche de fabrication d une carte anim e Mat riel 1 chemise cartonn e de 24 cm x 32 cm 1 feuille carton e de 21 cm x 29 cm 6 attaches parisiennes Outils R gle Ciseaux Valle Crayon Collle D roulement 1 Tu coupes la chemise cartonn e en deux selon la longueur pour obtenir demi chemises de 16 cm x 24 cm Tu les emboites et tu les colles ensemble 2 Tu perces l aide de la vrille trous dans la erande feuille en 3 Tu perces un trou dans le centre du disque l aide de la vrille 4 Tu perces un trou dans la bande rectangulaire en respectant les distances S Tu perces un trou 1 cm du bord du disque 6 Tu perces un trou dans le grand rectangle 3 cm du c t de la longueur et 2 cm du c t de la 7 Tu assembles l aide d une attache parisienne la roue et la bande rectangulaire 8 Tu assembles le erand rectangle et la bande rectangulaire l aide d une attache parisienne 9 Tu
11. f rent pr sence ou non d une bielle nombre et place des liaisons Fabrication des maquettes Phases de d roulement de Mise en commun l activit Afficher toutes les maquettes sous les sch mas correspondants e Les regrouper par familles de solutions techniques e Faire fonctionner et valider ou non les solutions Rep rer les motifs de dysfonctionnement V rification par observation du m canisme e Ouvrir la carte anim e e Dessiner le m canisme qui fonctionne Les l ves repartent avec la notice pour fabriquer l objet de retour en classe annexe 4 1 partir d un objet ludique d finir les deux types de Objectif mouvements rotation et translation trajectoire axe sens du mouvement R investir les notions acquises parties mobiles parties Comp tences fixes nature du mouvement transmission attendues Retrouver les mouvements de rotation et de translation dans diff rents objets Plusieurs exemplaires du jeu 5 si possible Polycopi s annexe 4 2 photos des 3 moments de Mat riel l utilisation du jeu Crayons de couleur rouge bleu vert Feuilles A5 Utilisation du jeu Le faire fonctionner et d crire oralement Ce que je fais je pousse et je tire les extr mit s du jeu e Ce qui se passe les marteaux vont et viennent D finition des mouvements e Sur la feuille A5 tracer la silhouette de l objet en tournant autour avec un
12. formation des r alisations pour faire varier la vitesse surmultiplier ou d multiplier changer les sens de rotation 10 changer la direction du mouvement de rotation utiliser une couronne dent e Phase de bilan et mise en commun Formulation des acquis Sch matisation des r alisations Mise en forme des observations Mesures calculs proportionnalit Prolongements envisag s mouvements avec poulies et courroies v lo grue SEANCE 8 l ESPE Quatre activit s 1 Activit de mod lisation transmission d un mouvement de rotation dans un m me plan e chat qui louche 2 Activit de mod lisation transmission d un mouvement de rotation dans des plans perpendiculaires Je batteur uf manuel 3 Activit de fabrication fabriquer collectivement un man ge 4 Activit d arts visuels La machine infernale tivi tion Objectif R investir les connaissances relatives aux engrenages Discuter sur la validit d un sch ma Emettre des hypoth ses sur le syst me de fonctionnement l aide d un sch ma tre capable de v rifier ses hypoth ses partir d un moniage 2 Bo te de construction C lda objet le chat qui louche Mat riel feuilles et crayons Comp tences attendues 11 Observation de l objet e Un il tourne plus vite que l autre quand un il fait un tour l autre en fait trois e Les yeux tournent dans le m me se
13. fronter les repr sentations formul es la s ance 1 Afficher le dessin de la machine vapeur l gend pour faciliter les changes en utilisant le vocabulaire ad quat Organiser un change argumentatif entre les l ves chaque l ve ou groupe d l ves pr sente son travail qui sera soumis l analyse critique collective Mat riel Faire expliciter les tapes du fonctionnement Eau et source de chaleur pour obtenir de la vapeur par bullition Localisation de la vapeur d eau la vapeur occupe le Phases de volume de la chaudi re se d place dans le tuyau d roulement de jusqu au cylindre la s ance Fonction de la vapeur d eau exercer une pression sur le piston Devenir du piston translation rectiligne dans le cylindre Translation du piston mise en rotation de la roue d inertie par l interm diaire de la bielle Mise en rotation de la roue dans quel but La fonction principale de la machine sera d couverte durant la visite au mus e du Fer Institutionnalisation compl ter le cahier d exp riences avec les documents 2 b et 3 R diger collectivement la trace crite SEANCE 3 au mus e du Fer LA FONCTION DE LA MACHINE A VAPEUR UN MOTEUR La R volution industrielle D couvrir d autres machines vapeur et leur utilisation Objectifs j a Le D couvrir diverses transmissions de mouvements f Mobiliser ses connaissances Comp tences _ Adapter son comportement e
14. liquer son fonctionnement Aujourd hui vous devez seulement observer noter vos observations vos remarques sur une feuille En respectant les r gles de s curit voir la fiche qui accompagne la maquette une d monstration sera faite Phases de d roulement de Les l ves noteront les manifestations externes lors de la la s ance mise en marche on chauffe il faut verser de l eau dans une chaudi re de la vapeur ce sont en r alit des gouttelettes d eau puisque la vapeur est invisible se d gage a diff rents endroits des pi ces sont mises en mouvement apr s un laps de temps le piston le volant de l eau appara t dans la cuvette rouge Cette phase durera 10 min maximum voir mode d emploi de la machine Une fois le vocabulaire apport les l ves r digent un texte ou proposent un dessin expliquant le fonctionnement de la machine SEANCE 2 l cole CONFRONTATION DES REPRESENTATIONS Institutionnalisation des connaissances le fonctionnement de la machine S Expliquer le fonctionnement de la machine vapeur par des Objectif relations de causes effets Mobiliser ses connaissances sur les tats et changements d tats de l eau Participer un change argument Comp tences envisageables Annexes 2b et 3 de la mallette du mus e du Fer Documents des enfants textes ou dessins Mod le r duit de la machine Cahiers d exp riences Con
15. ns Sch matisation du m canisme cach par groupe de 2 Mise en commun des hypoth ses et justification Fabrication des maquettes mat riel fourni la demande en fonction des hypoth ses Mise en commun les deux conditions sont elles remplies Constat il faut trois roues pour que la roue d entr e et la roue de sortie tournent dans le m me sens Pour changer de vitesse il faut que la premi re et la troisi me soient de tailles diff rentes Plusieurs solutions sont possibles roues jaune bleue rouge jaune bleue bleue bleue jaune rouge Possibilit de diff renciation pour les groupes rapides Phases de trouver l association qui permet effectivement de multiplier la d roulement de vitesse par 3 Compter les nombres de dents de la roue l activit d entr e et de la roue de sortie Conclure Validation Confrontation au mod le Trace crite r diger collectivement Sch ma annot LD A manivelle Fe MN he 4 Fe X axe de rotation AN sens de rotation 1 tour 3 tours 60 dents 20 dents Commentaire mettant en relation observation et explication les yeux tournent dans le m me sens donc il faut utiliser 3 roues Les yeux ne tournent pas la m me vitesse donc les roues sont de tailles diff rentes Ont 12 R investir les connaissances relatives aux engrenages dans un m canisme plus complexe axes de rotation perpendiculaires Objectif
16. r un l ve guid par des consignes pr cises o Groupe 1 travail sur le support e Scier le support scie lectrique e Poncer les bords papier de verre e Marquer l emplacement des vis et pr percer gabarit vrille o Groupe 2 travail sur les poulies e Percer la grosse poulie perceuse e Scier la manivelle serre joint bo te onglets scie dos e Poncer et fixer la manivelle sur la grosse poulie papier de verre et colle en b ton Phases de d roulement de l activit Assemblage travail par 2 e Visser la grande poulie sur le support tournevis e Marquer l emplacement du centre du couvercle gabarit crayon e Coller le couvercle sur la petite poulie et visser l ensemble sur le support colle tournevis e Placer l lastique dans les gorges Remarque le d coupage et l assemblage des motifs du zootrope se feront en classe Acqu rir des savoir faire dans le domaine de la fabrication Objectifs d images anim es Pratiquer des techniques mixtes en visant des effets visuels Favoriser la cr ativit et l expression tre capable de manipuler et d utiliser des mat riaux pour Comp tences produire des effets attendues D couvrir et conna tre quelques uvres combinant technologie et absurde Reprise du travail partir de la banque constitu e pr c demment r alisation d une machine infernale combinant toutes les pi ces qui pourront tre anim es entre ell
17. t ses attitudes au sein d un envisageables mus e Mat riel Documents fournis par le mus e Phases de Voir description de la s ance dans les plaquettes du mus e d roulement de s ance 7 dans la progression propos e par le service la s ance ducatif SEANCE 4 l ESPE Quatre activit s 1 Activit transformation d un mouvement de rotation en translation carte anim e 2 Activit transformation d un mouvement de translation en mouvement de rotation Jeux de marteaux 3 Activit de mod lisation le syst me bielle manivelle partir d un mod le 4 Activit d arts visuels Animer l int rieur d images fixes par le pop up Objectif Mettre en uvre une d marche de fabrication R investir les connaissances en rapport avec le fonctionnement de la machine vapeur transformation de Comp tences p mouvements attendues Travailler sur les notions de mouvement de rotation et de translation La carte anim e feuilles et crayons 2 feuilles A5 de cartoline Mat riel de couleurs diff rentes support m canisme ciseaux vrille colle attaches parisiennes annexe 4 1 Observation de l objet faire fonctionner d crire les mouvements Sch matisation du m canisme cach par groupe de 2 e Mettre en commun les hypoth ses par affichage e Faire pr ciser ce qui est commun en g n ral disque piston au moins une liaison au centre du disque ce qui est dif
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