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Matière, mouvement, énergie, information

Publié le 24 mars 2020

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Le  mardi 24 mars 2020

La production électrique et les sources d’énergie

Séance 3 : Situation problème : hypothèses

  • Séance 3 : Situation problème : hypothèses

     

    En préparation de la séance, l’enseignante avait demandé aux élèves de lister le matériel dont ils auraient besoin pour construire un dispositif capable de faire tourner une turbine en vue de produire de l’électricité et d’en faire le schéma.

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    Pour cette séance, l’enseignante a donc disposé, sur une table en fond de classe, l’ensemble du matériel listé par les élèves.

    Les chefs de groupe sont venus chercher le matériel choisi pour construire leur dispositif. Les groupes de 4 élèves sont répartis dans la classe afin que les adultes présents puissent leur venir en aide... aide matériel (coupe au cutter, pince coupante...), aide à la conception (recherche de l’axe de rotation, du plan de pales …).

    Sur les 6 groupes, quatre ont construit un dispositif proche de l’idée de départ et deux autres ne sont pas arrivés à construire (soit parce que le dispositif était trop imprécis pour être construit, soit pour une mauvaise entente dans le groupe).

    Groupe 1 : Deux élèves ont réfléchi, les deux autres ne participaient pas. Un premier élève a réalisé seul son idée mais n’a pas réussi à corriger ses erreurs : les pales sont dans le même plan.

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    Un second a réalisé un dispositif similaire et sans concertation, la différence est que la rotation autour de l’axe était impossible.

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    Groupe 2 : Le groupe était resté sur l’idée de la conduite forcée mais pas sur l’emplacement de la roue et sa conception.

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    Groupe 3 : Le groupe était parti sur la conception d’un dispositif équipé de deux pales. Le problème rencontré a été de laisser libre l’axe de rotation :

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    Finalement, un élève a eu l’idée de prendre un morceau de bois percé en son extrémité dans lequel il a glissé l’axe de rotation.

    Vidéo d’une éolienne à deux pales

    Le dispositif fonctionne et pourrait faire tourner une turbine soit par l’action de l’air, soit par l’action de l’eau.

    Groupe 4 : Le groupe avait l’idée d’utiliser une boite de camembert comme support de l’axe. Mais dans un premier temps, le problème a été de trouver où percer l’axe de rotation. Ils ont été aidé par l’accompagnateur scientifique qui par un ensemble de questions les a amené à trouver la réponse.

    Puis comment faire les pales ? L’enseignante avait prévu le problème et avait préparé des petites cuillères en plastique. Ils les ont disposées sur la tranche de la boite.

    Vidéo d’une roue à aube.

    Le dispositif fonctionne en soufflant et pourrait fonctionner avec la force de l’eau.

    Groupe 5 : Ce groupe est le seul a avoir construit le dispositif schématisé prévu au départ. Ils ont essayé plusieurs matériaux, modifié l’orientation des pales après expérimentation et testé plusieurs modèles d’éoliennes avec un nombres différents de pales.

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    Les pales ne sont pas dans le bon plan pour entraîner l’axe.

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    Les pales sont dans le bon axe mais sont trop fragiles

    Vidéo de l’éolienne à trois pales

    Vidéo de l’éolienne à quatre pales

    Après avoir réalisé leur dispositif, chaque groupe devait le schématiser sous le premier schéma afin de les comparer.

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    L’ensemble des constructions a été présenté à la classe par les chefs de groupes. Chaque dispositif a été validé ou invalidé par le groupe classe.

    Pour compléter les dispositifs proposés par les élèves, les accompagnateurs ont présenté leurs dispositifs construits avec le même matériel que les élèves.

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    Un moulin à vent à partir d’une bouteille.

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    Des moulins avec quatre pales soit en bois, soit en ruban adhésif .

    Ce qui a été remarquable dans cette séance est que l’ensemble des élèves dans les groupes a travaillé en collaboration pour mener un projet de construction à terme ;

    Que les élèves avaient une réflexion pertinente par rapport à leur problème et qu’ils se sont complétés pour remédier aux difficultés rencontrées ;

    Qu’ils ont testé, amélioré leur dispositif pour répondre à la nécessité de faire tourner l’axe de rotation.