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Situation d’apprentissage et d’évaluation

Science et technologie ou Science et technologie de l’environnement Applications technologiques et scientifiques ou Science et environnement

2e année du 2e cycle

L’eau de pluie : une ressource naturelle à récupérer

Guide de l’enseignant

Marie-Eve Comeau, CSTL, Aude Laflèche, CSTL, Marie-Josée Simard, CSTL, Chantal Arpin, CSP et Danielle Hubert, CSP.

2

Canevas d’élaboration d’une situation d’apprentissage et d’évaluation

1. INFORMATIONS GÉNÉRALES

Titre : L’eau de pluie : une ressource naturelle à récupérer

Discipline(s) : ST et ATS

Auteur(s) : -Marie-Eve Comeau, CSTL -Aude Laflèche, CSTL -Marie-Josée Simard,CSTL -Chantal Arpin, CSP -Danielle Hubert, CSP

Cycle : Année du cycle : 2

e 2

e

Modalité : Individuel Atelier coopératif Travail en équipe

Nombre de coéquipiers : 2

Durée : 7 périodes

2. INTENTION ET PRÉALABLES

Intention : Développer les trois compétences disciplinaires

Préalables scientifiques et techniques : Les concepts prescrits du 1er cycle et de la 1

re année du 2

e cycle.

Fonction de l’évaluation : Aide à l’apprentissage Reconnaissance de compétence

3. ÉLÉMENTS DU PROGRAMME DE FORMATION CIBLÉS

3.1 Domaines généraux de formation et leurs axes de développement

Santé et bien-être Conscience de soi et de ses besoins fondamentaux; Mode de vie actif et comportement sécuritaire ; Conscience des conséquences de ses choix personnels pour sa santé et son bien-être.

Orientation et entrepreneuriat Conscience de soi, de son potentiel et de ses modes d’actualisation ; Appropriation des stratégies liées à un projet ; Connaissance du monde du travail, des rôles sociaux, des métiers et des professions.

Environnement et consommation Connaissance de l’environnement ; Consommation et utilisation responsables de biens et de services ; Construction d’un environnement viable dans une perspective de développement durable ; Conscience des aspects sociaux, économiques et éthiques du monde de la consommation.

Médias Constat de la place et de l’influence des médias dans sa vie quotidienne et dans la société ; Appréciation des représentations médiatiques de la réalité ; Appropriation des modalités de production de communication médiatique ; Connaissance et respect des droits et responsabilités individuels et collectifs relativement aux médias.

Vivre-ensemble et citoyenneté Valorisation des règles de vie en société et des institutions démocratiques ; Engagement, coopération et solidarité ; Contribution à la culture de la paix.


3

3.2 Compétences transversales développées D'ORDRE INTELLECTUEL

Exploiter l'information Résoudre des problèmes Exercer son jugement critique Mettre en œuvre sa pensée créatrice

D'ORDRE PERSONNEL ET SOCIAL

Actualiser son potentiel Coopérer

D'ORDRE MÉTHODOLOGIQUE

Se donner des méthodes de travail efficaces Exploiter les TIC

DE L'ORDRE DE LA COMMUNICATION

Communiquer de façon appropriée

3.3 Compétences évaluées en science et en technologie et critères d’évaluation C1-Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique

CD1.CÉ1 Représentation adéquate de la situation CD1.CÉ2 Élaboration d’un plan d’action pertinent, adapté à la situation CD1.CÉ3 Mise en œuvre adéquate du plan d’action CD1.CÉ4 Élaboration de conclusion, d’explication ou de solutions pertinentes

C2-Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques CD2.CÉ1 Formulation d’un questionnement approprié CD2.CÉ2 Utilisation pertinente des concepts, des lois, des modèles et des théories de la science et de la technologie CD2.CÉ3 Production d’explications ou de solutions pertinentes CD2.CÉ4 Justification adéquate des explications, des solutions, des décisions ou des opinions

C3-Communiquer à l’aide des langages utilisés en science et en technologie CD3.CÉ1 Interprétation juste de messages à caractères scientifique ou technologique CD3.CÉ2 Production ou transmission adéquate de messages à caractère scientifique ou technologique CD3.CÉ3 Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie

3.4 Univers, concepts prescrits (ATS, ST et STE), stratégies, attitudes et technologie

Univers Terre et espace Lithosphère - Minéraux - Horizons du sol (profil) - Ressources énergétiques Hydrosphère - Bassins versants - Ressources énergétiques

Univers matériel : Électricité - Charge électrique - Circuits électriques Électromagnétisme - Forces d’attraction et de répulsion - Champ magnétique d’un fil parcouru par un courant

électrique - Le champ magnétique d’un solénoïde (STE) - L’induction électromagnétique (ATS)

Univers technologique Langage des lignes (ATS) - Projection orthogonale à vues multiples (dessin

d’ensemble) - Cotation fonctionnelle Ingénierie mécanique - Caractéristiques des liaisons des pièces

mécaniques - Fonction de guidage - Construction et particularités du mouvement des

systèmes de transmission de mouvement (roue de friction, poulies et courroie, engrenage, roues dentées et chaînes, roue et vis sans fin)

- Changement de vitesse - Particularité du mouvement des systèmes de

transformation du mouvement - Adhérence et frottement entre les pièces (ATS) Ingénierie électrique - Fonction d’alimentation - Fonction de conduction, d’isolation et de

protection - Fonction de commande - Fonction de transformation de l’énergie Matériaux - Contraintes - Types et propriétés - Modification des propriétés


4

4. DESCRIPTION DE LA SITUATION

Mise en situation proposée à l’élève:


Mise en situation Les changements climatiques font de plus en plus les manchettes. Ils inquiètent les chercheurs, mais aussi les citoyens. Les climatologues prévoient une augmentation des pluies diluviennes d’ici 2050 ce qui entraînera des refoulements d’égouts plus fréquents. La ville de Montréal fait appel à la contribution des citoyens. L’objectif est de diminuer la quantité d’eau rejetée dans les égouts. Un dispositif pourrait être conçu en vue de récupérer l’eau de pluie qui s’écoule des gouttières avant d’être rejetée dans les égouts fluviaux. Certains citoyens envisagent même d’intégrer un moyen de produire de l’électricité en utilisant l’eau de pluie.

Mandat 1 : Mandat 2 :

Ressources (matériel, personnes, TIC…) et références utiles : Manuel de l’élève Voir la webographie

Production attendue : peut différer d’une équipe à l’autre

Production orale : Exposé Sketch humoristique Vidéo

Production écrite : Affiche Langage des lignes (croquis, perspective, projection) Page web Rapport de recherche Rapport de laboratoire Texte (argumentatif, informatif, d’opinion…) dessin

Autre : Collage Maquette Prototype (dispositif)

Vous aurez à concevoir un dispositif fonctionnel qui convertit l’énergie mécanique (provenant de l’eau) en énergie électrique. Vous devez noter que votre système sera mis à l’épreuve! La conception doit répondre aux exigences du cahier des charges.

Vous aurez à faire des recommandations aux citoyens qui aimeraient réduire le ruissellement pluvial et mieux l’utiliser dans leur cour, en vue d’assurer un bon drainage de leur terrain.


5

5. OBJETS CIBLÉS AUX FINS D’ÉVALUATION ET OUTILS D’ÉVALUATION

5.1 Objets ciblés CD1 Dispositif CD2 Recommandations

5.2 Outils d’évaluation

Outils pour la prise d’information Grille d’observation Liste de vérification Entrevue individuelle Entrevue de groupe Autres :

Outils de consignation

Journal de bord de l’enseignant Cahier de l’élève Portfolio de l’élève Autres

Modèle et explications

Types d’évaluation Autoévaluation Évaluation par les pairs Évaluation par l’enseignant

6. DÉROULEMENT DE LA SITUATION PHASES DE LA DÉMARCHE D'ENSEIGNEMENT/APPRENTISSAGE

6.1 Préparation des apprentissages Durée : 1 cours Mise en situation, activation des connaissances antérieures, aide aux élèves à se mettre en action

-Visionnement d’un segment d’épisode de l’émission du 20 octobre 09 du Code Chastenay portant sur les changements climatiques (émission 39). Ce segment s’intitule : Préparer les villes pour les changements climatiques http://lecodechastenay.telequebec.tv/ Plus particulièrement le segment à l’adresse suivante : http://lecodechastenay.telequebec.tv/occurrence.aspx?id=198&ep=45 Pour la suite, voir l’ANNEXE 1 pour le déroulement de la situation. Résumé du reportage Au printemps dernier, dans les grandes villes du Québec, les épisodes de refoulement des égouts et d’inondations se sont succédé. Et ça ne fera qu’empirer avec les changements climatiques, nous disent les scientifiques du Centre de recherche OURANOS, qui prévoient davantage d’averses torrentielles dans les prochaines décennies.

Que faire pour se préparer à l’avenir? Alain Mailhot, professeur en génie civil à l’Institut national de la recherche scientifique au Centre Eau, Terre et Environnement (INRS-ETE), a pour mandat de repenser de A à Z la stratégie de drainage urbain à Montréal. Pour se faire, à l’aide de photos satellites et des plans d’urbanisme de la ville, son équipe a d’abord modélisé l’ensemble du réseau de drainage actuel dans un quartier de Montréal. Ce modèle servira ensuite à évaluer des solutions d’ingénierie novatrices ainsi que leur rapport coût/bénéfices.

Les chercheurs pourront, par exemple, évaluer l’efficacité de détournements de gouttières vers des terrains gazonnés ou l’aménagement des parcs servant à accumuler une partie de l’eau des pluies. Ils pourront aussi déterminer quelle tuyauterie il faudra changer sans déplacer le problème.

http://lecodechastenay.telequebec.tv/

http://lecodechastenay.telequebec.tv/occurrence.aspx?id=198&ep=45


6

6.2 Réalisation des apprentissages Durée : 7 périodes

Voir l’ANNEXE 1 à la page 8.

6.3 Intégration des apprentissages Durée : 1 période Objectivation, retour sur les apprentissages (connaissances, habiletés, stratégies), transfert, évaluation

L’enseignant fait un retour sur la situation et pourrait ensuite animer une discussion en groupe classe afin de sensibiliser les élèves sur l’importance des gestes à poser afin de minimiser les impacts des changements climatiques sur nos vies. www.deficlimat.qc.ca

7. PROLONGEMENT ET AUTRES PRÉOCCUPATIONS

7.1 Réinvestissement Proposez-vous un réinvestissement de la SAE dans le cadre de l’enseignement ? Si oui, comment ?

-Lire des articles ou visionner un clip d’environnement Canada -Visionner différents reportages de l’émission Découverte http://www.radiocanada.ca/actualite/v2/decouverte/index.shtml -Présenter le livre suivant : Villeneuve, Claude, Richard, François. Vivre les changements climatiques (Réagir pour l'avenir). Éditions MultiMondes, 449 pages.

7.2 Régulation (ajustements possibles) Envisagez-vous des moyens de différenciation

Pour les élèves ayant de la difficulté à créer un dispositif, il est possible de lui présenter une gamme de fabrication

Pour les élèves doués, on propose que le dispositif soit mis en action par une chute d’eau réelle (robinet d’évier)

8. ANNEXES page

8.1 Déroulement de la situation 7

8.2 Liste de matériel périssable et non périssable 8

8.3 Modification du moteur MIM en générateur de courant alternatif 9

8.4 Photos de différents dispositifs 31

8.5 Webographie 34

8.6 Dossier LABORATOIRES :

Ingénierie électrique 35

Absorption de l’eau dans les horizons du sol 41

Fiche d’étude : Mécanisme de transmission de mouvement 52

Analyse de la machine à bulles 56

De l’électricité pour la planète 68

8.7 Grille d’évaluation 72

8.8 Cahier de l’élève ATS 73

http://www.deficlimat.qc.ca/

http://www.radiocanada.ca/actualite/v2/decouverte/index.shtml


7

Déroulement de la situation Préalables :

L’électricité

Les liaisons des pièces mécaniques

vidéos d’Hydro-Québec

o « Comprendre l’électricité »

o « Comprendre le courant continu »

o « Comment la force de l’eau produit de l’électricité ».

Vous retrouverez ces vidéos et biens d’autres sur le site suivant :

http://www.hydroquebec.com/comprendre/videos.html?p=courant-continu

Activités préalables (De l’électricité pour la planète)

Période 1 : Présentation de la situation

Vidéo du Code de Chastenay (récupération de l’eau de pluie, épisode 39) à l’adresse suivante : http://video.telequebec.tv/video/1975

Remise du cahier de l’élève

Visionnement de vidéos d’Hydro-Québec http://www.hydroquebec.com/comprendre/videos.html?p=courant-continu

Laboratoire Ingénierie électrique (fabrication d’un petit moteur)

Rappel : apporter des matériaux de la maison au besoin

Période 2 : Laboratoires (sous forme de poste à visiter)

Laboratoire : Absorption de l’eau dans les horizons du sol

Activité I : Fiche d’étude des engrenages

Activité II : L’analyse de la machine à bulles

Rappel : apporter des matériaux de la maison au besoin

Période 3 : Conception en classe atelier

Prendre connaissance du cahier de l’élève pages 1 à 4 (cahier des charges)

Mise en action des élèves

Périodes 4 et 5 : Conception

Cahier de l’élève pages 5 et 6

Rappeler aux élèves de chercher des informations pour leur recommandation

Période 6 :

L’heure de vérité!

Vérifier l’efficacité des prototypes

Finaliser le cahier de l’élève

Recommandation : cahier de l’élève page 8

Période 7 : Intégration (retour sur la SAÉ, animer une discussion en lien avec les changements climatiques)

ANNEXE 1


http://video.telequebec.tv/video/1975



8

Liste de matériel périssable et non périssable

Voici une liste de matériel à proposer aux élèves pour la conception du dispositif :

Bois;

Goujons de bois;

Tige (exemple cintre en métal)

Coroplaste;

Carton plume;

Carton;

Engrenages;

Poulies

Colle à bois;

Colle chaude;

Vis;

Rondelles;

Bouchon de liège;

Œillets;

Tube flexible en vinyle 1/8’’ int.

Tout autre matériel disponible en classe;

Tout autre matériau recyclé provenant de la maison

Générateur de courant alternatif (MIM du CDP) est donné aux élèves. Ils n’ont pas à le fabriquer.

Le générateur de courant alternatif peut être fabriqué par un TTP ou par des élèves d’un autre programme à partir du moteur à interrupteur magnétique (MIM) du CDP. Vous trouverez toutes les informations nécessaires à la fabrication du moteur MIM sur le site du CDP à l’adresse suivante : http://www2.cslaval.qc.ca/cdp/pages/activites_secondaire_2ecycle.html Vous devrez ensuite le modifier légèrement (

Générateur de courant alternatif (modification du MIM du CDP) Note : À la fin du dossier technique sur la fabrication du MIM, vous retrouverez une liste de coordonnées utiles à la fabrication du générateur.

ANNEXE 2

http://www2.cslaval.qc.ca/cdp/pages/activites_secondaire_2ecycle.html

Modification du moteur à interrupteur magnétique (MIM) du CDP en générateur de CA par MJSimard, CSTL.

9

DOSSIER TECHNIQUE DU

GÉNÉRATEUR DE CA

Modification du moteur à interrupteur magnétique (MIM) du

CDP par MJSimard, CSTL

ANNEXE 3


10

TABLE DES MATIÈRES

1. Nomenclature du MIM

2. Gabarit du rotor

3. Fabrication de la base du générateur de CA

4. Fabrication des supports de l’arbre du rotor

5. Fabrication de l’électroaimant

6. Fabrication du rotor

7. Gamme d’assemblage du générateur

8. Capsules de sécurité en atelier


11

Percer Ø 5 ou 3/16

Moteur à Interrupteur Magnétique TITRE :

DATE : 10 NOV. 2009 NON À L’ÉCHELLE

N° 1 TOLÉRANCE GÉNÉRALE : ± 1mm

NOMENCLATURE

REP

DÉSIGNATION

NB OBSERVATIONS

4 Butée du solénoïde 2 Polystyrène 35 x 35 x 3

3 Rotor 1 Pin 50 x 50 x 16

2 Support de l’arbre du rotor 2 Polystyrène 90 x 105 x 3

1 Base du moteur 1 Latte de pin 64 x 90 x 16

5 Arbre du rotor 1 cintre (environ 1/8 , long. 150

6 Aimant 8 Aimants toriques en terre rare

extérieur 1/2 intérieur 1/4

7 Noyau du solénoïde 1 Vis 1/4 x 20 x 1 1/2

8 Rondelle 4 Rondelle plate n 8

9 Solénoïde 1 Fil de cuivre émaillé. jauge 28

10 Vis à tête fraisée 8 Vis à bois n 8 X 5/8

11 Tube butoir 2 Tube flexible en vinyle 1/8 int.

12 Vis à tête ronde 4 Vis à bois N 6 x 3/4

2

6

10

1

3

12

8

9

7

4

5

11


12

Gabarit du rotor

Assurez-vous que cette page est bien à l’échelle après

l’impression. Lors de l’impression avec «Acrobat Reader», il est important de ne pas

choisir l’option «Mise à l’échelle» du menu «Imprimer».

45

48

48

14

24

24


13

Percer Ø 5 ou 3/16


DATE : 10 NOV. 2009

NON À L’ÉCHELLE

N 2

1 - DESSIN DE DÉTAIL DE LA BASE

90

16

PERCER DIAM. 5,5 (7/32 )

45

64 (2,5 )

2 - DESSIN DE DÉTAIL DU SUPPORT DE L’ARBRE DU ROTOR

45

90

8

25

24

PERCER 3 TROUS DIAM. 3,5 (9/64 )

TOLÉRANCE GÉNÉRALE :

± 1mm

25

32

75 +0

1

105 +1

0


14

GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT : BASE

ENSEMBLE : Moteur à Interrupteur

Magnétique (MIM)

GAMME : 1 FEUILLE : 1 de 2

DESSIN : 2 MATÉRIAU : Pin

NOMBRE : 1

No PHASE, SOUS-PHASE OU

OPÉRATION PHOTO OU DESSIN

MACHINE-OUTIL,

OUTILLAGE

10

11

TRAÇAGE

Dans une latte de pin, tracer une ligne à

90 mm de longueur.

- Règle

- Crayon

- Équerre

20

21

30

31

40

41

SCIAGE

À l’aide d’une boîte à onglets, scier la

base en respectant le tracé.

PONÇAGE

Poncer les arêtes.

PERÇAGE

Trouver le centre du bloc en traçant

deux diagonales.

- Scie à dos

- Boîte à onglets

- Papier de verre

- Règle

- Crayon


15

GAMME DE FABRICATION DE LA BASE FEUILLE : 2 de 2

NO

PHASE, SOUS-PHASE OU


MACHINE-OUTIL,

OUTILLAGE

42

43

Pointer le centre du trou.

À l’aide d’un foret de Ø 5,5,

percer le trou au centre de la pièce.

- Pointeau

- Marteau

- Foret Ø 5,5

- Perceuse sensitive

- Lunettes de

sécurité


16

GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT : SUPPORT DE L’ARBRE

DU ROTOR


Magnétique (MIM)


DESSIN : 2 MATÉRIAU :

Polystyrène NOMBRE : 2



MACHINE-OUTIL,

OUTILLAGE

10

11

TRAÇAGE

Dans une bande de polystyrène et à

l’aide du dessin de détail no2, tracer

deux fois le support. Attention! Tenir compte des tolérances

spécifiques sur le dessin no2, elles rendront

votre conception plus facile.

- Règle

- Crayon

- Équerre

- Dessin de

détail no2

20

21

22

30

31

32

33

34

DÉCOUPAGE

À l’aide d’un couteau à plastique,

découper le contour de chaque support.

Finir les contours au grattoir et au papier

de verre.

PERÇAGE

À l’aide du dessin de détail no 2,

marquer l’emplacement des trous à

percer. Attention! Tenir compte des tolérances

spécifiques sur le dessin no2, elles rendront

votre conception plus facile.

Coller momentanément les deux

supports pour les percer ensemble.

Pointer et percer tous les trous au Ø 3,5.

Décoller les deux pièces.

- Couteau à

plastique

- Règle sécuritaire

- Grattoir

- Papier de verre

- Règle

- Crayon

- Dessin de

détail no2

- Ruban cache

- Pointeau

- Marteau

- Foret Ø 3,5

- Foret Ø 5


17


DATE : 12 NOVEMBRE 2009 NON À L’ÉCHELLE

NO 3

Percer Ø 5 ou 3/16

TOLÉRANCE GÉNÉRALE :

± 1mm

DESSIN DE SOUS-ENSEMBLE (ÉLECTROAIMANT)

4 - DESSIN DE DÉTAIL DES BUTÉES

35

35

5

Percer 2 trous

1,5 (1/16 )

Percer 5,5

17,5

5 5

5

17,5

3

Percer 3 (1/8 ) (Assemblage serré avec l’axe)

3 - DESSIN DE DÉTAIL DU ROTOR

45

14

16

24

24

48 +0

1

48 +0

1

Solénoïde fabriqué à

l’aide d’un fil de cuivre

émaillé, jauge 28.

4 7

25

15 +0

1


18

GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT : ELECTRO-AIMANT


Magnétique (MIM)


DESSIN : 3 MATÉRIAU : Cuivre,

polystyrène, acier NOMBRE : 1



MACHINE-OUTIL,

OUTILLAGE

10

11

TRAÇAGE

Sur un morceau de polystyrène, tracer

deux carrés de 35 mm de côté et

marquer les centres.

Ces pièces seront les butées inférieure et

supérieure de l’électroaimant.

- Règle

- Crayon

- Équerre

20

21

22

30

31

32

DÉCOUPAGE

À l’aide d’un couteau à plastique,

découper le contour des deux butées.

Finir les contours au grattoir et au papier

de verre.

PERÇAGE

Pointer les trous.

Fixer la butée dans un étau et à l’aide

d’un foret de Ø 5,5 mm, percer le trou.

Faire les mêmes opérations pour l’autre

butée.

Remarque : Il est possible de coller les

deux butées ensemble avant de les

percer. On évite de répéter les

opérations.

- Couteau à

plastique

- Règle sécuritaire

- Grattoir

- Papier de verre

- Pointeau

- Marteau

- Perceuse à main

- Étau

- Foret de Ø 5,5 mm

GAMME DE FABRICATION DE L’ÉLECTROAIMANT FEUILLE : 2 de 2

NO PHASE, SOUS-PHASE OU PHOTO OU DESSIN MACHINE-OUTIL,


19

OPÉRATION OUTILLAGE

40

41

42

43

44

45

46

47

48

TRAVAIL À L’ÉTABLI

À l’aide du dessin no3, marquer

l’emplacement des trous de Ø 1,5.

Coller, momentanément, les deux pièces

pour les percer ensemble.

Pointer les deux trous.

Fixer les pièces dans un étau et percer

les deux trous de Ø 1,5.

Ces trous permettront le passage du fil

de cuivre. Le fait de percer les 2 butées

nous évitera d’interchanger les plaques

lors du montage.

Visser une vis (1/4-20) de 1 ½ po. de

longueur dans la butée inférieure

(la vis taraudera le trou).

Répéter la même opération avec l’autre

butée en laissant l’espace indiqué sur le

dessin no3.

Attention! Tenir compte de la tolérance

spécifique, elle assure le bon fonctionnement

du Moteur.

Couvrir les filets de la vis, situés entre les

deux butées, à l’aide d’un ruban à gommer.

Ceci a pour but de protéger le verni du fil de

l’abrasion.

Fixer les deux butées montées sur la vis

dans le mandrin d’une perceuse

et enrouler l’extrémité libre du fil près

du mandrin (environ 15 cm de long).

Enrouler le fil de cuivre jusqu’à ce que

le diamètre du solénoïde soit

d’approximativement 25 mm.

Introduire les extrémités du fil de cuivre

dans les tous de 1,5 mm de manière à les

fixer.

Poncer les deux extrémités du fil de

façon à enlever le vernis. Lors de la

soudure, l’étain doit entrer en contact

direct avec le cuivre.

- Dessin de

détail no3

- Crayon

- Règle

- Ruban cache

- Pointeau

- Marteau

- Étau

- Perceuse à main

- Foret de Ø 1,5

- Étau

- Tournevis

- Ruban à gommer

- Perceuse à main

- Étau

- Fil de cuivre

émaillé jauge 28

- Vernier

- Papier de verre


20

GAMME DE FABRICATION ÉLÉMENT : ROTOR


Magnétique (MIM)


DESSIN : 3 MATÉRIAU : Pin

NOMBRE : 1



MACHINE-OUTIL,

OUTILLAGE

10

11

TRAÇAGE

Découper un gabarit du rotor et le coller

sur une planche de bois de

50 mm de côté.

- Gabarit du rotor

- Paire de ciseaux

- Bâton de colle

20

21

30

31

32

DÉCOUPAGE

À l’aide d’une scie, découper le contour

de l’octogone.

PONÇAGE

Poncer les côtés de l’octogone en se

rapprochant le plus possible du tracé et

en tenant compte des tolérances

spécifiques sur le dessin de détail no3.

Mesurer et contrôler la forme du rotor de

façon à respecter cette cotation

fonctionnelle (dessin no3).

Note :

Le respect de ces tolérances spécifiques

rendra la conception du support de

l’interrupteur plus facile.

- Scie à main

ou

- Scie à ruban

- Ponceuse

- Dessin de détail no3

- Règle


21

GAMME DE FABRICATION DU ROTOR FEUILLE : 2 de 2

NO



MACHINE-OUTIL,

OUTILLAGE

40

41

50

51

52

53

54

55

PERÇAGE

À l’aide d’un foret de Ø 3,

percer le trou au centre de l’octogone.

(Selon le diamètre du goujon, un

perçage plus gros à 1/8 de pouce (3,18

mm) pourrait être nécessaire.)

Remarque : Le perçage doit être

perpendiculaire à la surface.

TRAVAIL À L’ÉTABLI

Mesurer et couper un cintre de métal

d’une longueur de 150 mm ( Ø

d’environ 3mm (1/8’’) ).

Insérer le cintre de métal dans le trou de

l’octogone.

Localiser le centre de quatre faces (une

face sur deux) sur le pourtour du rotor

en traçant des diagonales.

Pointer et pré-percer les 8 trous de Ø 2.

Visser un aimant à chaque faces de

l’octogone en alternant les pôles nord

et sud

- Foret Ø 3

- Perceuse à colonne

- Étau de perceuse

- Lunettes de

sécurité

- Règle

- Crayon

- Scie à dos

- Boîte à onglets

- Marteau

- Règle

- Crayon

- Pointeau

- Marteau

- Perceuse à main

- Foret Ø 2

- Tournevis


22

Générateur de CA TITRE :

:

DATE : 14 NOV. 2009 NON À L’ÉCHELLE

N° 4

Percer Ø 5 ou 3/16

DESSIN D’ENSEMBLE DU MOTEUR À INTERRUPTEUR MAGNÉTIQUE

REP NB DÉSIGNATION

9 1 Solénoïde

8 8 Rondelle

7 1 Noyau du solénoïde

6 8 Aimant

5 1 Arbre du rotor

4 2 Butée du solénoïde

3 1 Rotor

2 2 Support de l’arbre du rotor

1 1 Base du moteur

10 8 Vis à tête fraisée

11 2 Tube butoir

12 4 Vis à tête ronde

4

14

1

9

PROJET : MOTEUR

7

5 6

2

12

10

15

3 8 11

13

4

14

8

GAMME D’ASSEMBLAGE

Générateur de CA


DESSIN : 4

MATÉRIAU : Divers NOMBRE : 1

No



MACHINE-OUTIL,

OUTILLAGE


23

10 TRAVAIL À L’ÉTABLI

11 Visser manuellement l’électroaimant sur

la base.

Remarque : Visser, plus ou moins,

l’électroaimant permet d’ajuster la

distance entre celui-ci et les aimants du

rotor

12

Insérer l’arbre du rotor dans les trous des

supports (No 2).

Positionner les supports sur la base.

13

Visser les supports sur la base en

s’assurant qu’ils soient bien alignés.

- Tournevis

- Vis à tête ronde

No 6 x 3/4"

GAMME D’ASSEMBLAGE

Générateur de CA


DESSIN : 4

MATÉRIAU : Divers NOMBRE : 1

No



MACHINE-OUTIL,

OUTILLAGE


24

14

Mesurer et couper 2 tubes de vinyle de

10 mm. Ils serviront comme tubes

butoirs afin de maintenir l’arbre du rotor

en place.

- Couteau à lame

rétractable

- Règle

- Tapis de coupe

ou martyr

15

Insérer sur l’arbre du rotor, une rondelle

et un tube butoir de chaque côté du

moteur.

Voir le dessin d’ensemble No 4.

- Dessin d’ensemble

No 4

- Rondelles

- Tubes butoirs

16

Aligner le rotor de façon à ce qu’il soit

parfaitement vis-à-vis l’électroaimant.

17

Ajuster la hauteur de l’électroaimant de

façon à le rapprocher, le plus possible,

du rotor. Vérifier si la rotation du rotor

n’est pas entravée.

- Tournevis

- Écrous

- Vis mécanique

no 6 x 32 x ½’’

- Rondelles

Centre de développement pédagogique, Générateur CC à partir du MIM

Guide enseignant eau pluie 25

Capsules de sécurité

(2) Pistolet à colle chaude

1. Attention aux brûlures : le pistolet atteint

habituellement une température de 120 ˚C à

195 ˚C.

2. Porter des vêtements appropriés pour se protéger

contre les écoulements accidentels (protection des

cuisses, par exemple).

3. Porter des lunettes de sécurité pour éviter les

projections de colle brûlante.

4. Déposer le pistolet sur une surface sécuritaire

entre chaque utilisation, car il a tendance à couler.

Une assiette d’aluminium peut faire l’affaire.

5. Ne pas travailler à proximité de sources

d’alimentation en eau (robinet, fontaine, etc.). L’eau

et l’électricité ne font pas bon ménage.

6. Ne pas chauffer la colle à une température plus

haute que celle prévue par le fabricant (dans une

flamme par exemple). La colle peut dégager des

émanations toxiques.

S’assurer que les modifications à cette capsule ne compromettent pas la

sécurité des élèves. La personne fautive devra assumer ses choix.




(4) Perceuse à main

1. Attacher ses cheveux pour ne pas qu’ils s’enroulent

sur le mandrin.

2. Porter des lunettes de sécurité pour se protéger

contre les projections.

3. Ne pas porter de bracelets, colliers, bijoux, etc.

4. Nettoyer la surface de travail de tout débris

pouvant mener à des gestes dangereux ou nuire au

bon fonctionnement de la perceuse.

5. Utiliser une mèche bien aiguisée, sans quoi des

efforts non nécessaires pourraient causer des

blessures.

6. Prendre son temps de façon à bien penser à chacun

de ses gestes.

7. Ne pas travailler à proximité de sources

d’alimentation en eau (robinet, fontaine, etc.). L’eau

et l’électricité ne font pas bon ménage.

8. Débrancher le fil d’alimentation pour effectuer un

changement de mèche.






(7) Scie à ruban



2. Attacher ses cheveux et rouler ses manches pour

éviter qu’ils soient happés par le mécanisme.




bon fonctionnement de la scie.

5. Utiliser une lame bien aiguisée, sans quoi des

efforts non nécessaires pourraient causer des

blessures.


de ses gestes. Maintenir les mains à plus de 5 cm

de la ligne de coupe.

7. Utiliser un poussoir pour les petites pièces afin de

garder les mains loin de la lame.

8. Respecter le périmètre de sécurité tracé sur le sol.

La proximité d’une autre personne pourrait

déconcentrer l’utilisateur.

9. Actionner le dépoussiéreur ou porter un masque

antipoussière.

10. Porter des protecteurs acoustiques pour éviter les

troubles auditifs si l’exposition au bruit atteint 85

décibels durant une période de 8 heures

consécutives.






(8) Ponceuse à disque et à ruban




éviter qu’ils soient happés par le mécanisme.




bon fonctionnement de la ponceuse.


de ses gestes.




7. Il est obligatoire que le dépoussiéreur soit en

marche lorsqu’on utilise la ponceuse à disque et à

ruban. Si on se trouve en présence d'un

contaminant pouvant causer un cancer (ex. silice), le

masque est également obligatoire.

8. Appeler le responsable de l’atelier si la courroie se

désaligne.

9. Porter des protecteurs acoustiques pour éviter les

troubles auditifs si l’exposition au bruit atteint 85

décibels durant une période de 8 heures

consécutives.






(9) Perceuse d’établi (à colonne)




éviter qu’ils s’enroulent sur le mandrin.


4. Attention, risque de blessures graves! Fixer

fermement les matériaux à la table à l’aide de

serres pour éviter qu’une pièce s’accroche à la

mèche et se mette à tourner à grande vitesse.

5. Ajuster la hauteur de la table, régler la profondeur

et nettoyer la surface de travail avant de démarrer

la perceuse.

6. Utiliser une mèche bien aiguisée sans quoi des

efforts non nécessaires pourraient faire casser la

mèche et causer des blessures.

7. Enlever la clé du mandrin immédiatement après

avoir serré l’outil de perçage.


de ses gestes.




10. Débrancher l’alimentation du secteur avant

d’effectuer un changement de mèche.





Fabrication d’un générateur de courant Continu à

partir du moteur MIM Débuter le tout en fabriquant un moteur MIM à l’aide du « Dossier technique du

moteur à interrupteur magnétique ». IL ne faut cependant pas exécuter la dernière

étape de la gamme d’assemblage qui traite du « câblage du circuit ». http://www2.cslaval.qc.ca/cdp/pages/activites_secondaire_2ecycle.html

1. En second lieu, il faut modifier le rotor du MIM en

ajoutant 4 aimants supplémentaires orientés de la façon

suivante. Il faut alterner les pôles nord et sud pour

maximiser les variations de champ magnétique. De cette

façon, le courant alternatif induit dans le solénoïde sera

beaucoup plus important. La loi de Lenz, présente au lien

ci-dessous, explique ce phénomène. http://subaru2.univ-

lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/lenz.html

2. Finalement, le circuit suivant permet de redresser le courant alternatif en courant continu.

Ce courant continu ne sera pas aussi constant que le courant d’une pile, mais il sera fort

acceptable pour faire fonctionner de petits appareils électriques. Voici les deux

composants utilisés pour faire ce travail.

Pont de diodes (4 diodes) Condensateur électrolytique

La morphologie

ou le modèle du

pont n’a pas

d’importance. Il

peut être

beaucoup plus

petit.

La morphologie du

condensateur n’a pas

d’importance. La tension

indiquée devrait être à plus de

15 volts. La capacité devrait

être adaptée à l’appareil à

alimenter. Elle pourrait être

d’environ 10 microfarads ( F).

http://www2.cslaval.qc.ca/cdp/pages/activites_secondaire_2ecycle.html

http://subaru2.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/lenz.html

http://subaru2.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/lenz.html

Marie-Eve Comeau, CSTL, Aude Laflèche, CSTL, Marie-Josée Simard, CSTL, Chantal Arpin, CSP et Danielle Hubert, CSP. Avec la collaboration de Stéphanie Belhumeur, CSTL.


Photos d’un dispositif

Pales

Système d’engrenages

Générateur et sonnette

Montage global

ANNEXE 4


32

Photos de dispositifs d’élèves


33


34

Webographie Univers Terre et espace Le code Chastenay

http://video.telequebec.tv/video/1975 Écopluie

http://www.alter-eco.ca/ecopluie-fr.php?gclid=CJOkisC9458CFRE55QodunmLGg# Votre maison : Un jardin pluvial (SCHL)

http://www.cmhc-schl.gc.ca/fr/co/enlo/ampa/ampa_005.cfm Type de sol (SCHL)

http://www.cmhc-schl.gc.ca/fr/co/enlo/ampa/ampa_001.cfm La rétention d’eau de pluie chez soi (CVRB)

http://www.pjse.ca/documents/sens/Fiche_5_-_La_retention_eau_de_pluie.pdf Graf : Eau de pluie

http://www.cmhc-schl.gc.ca/fr/co/enlo/ampa/ampa_005.cfm Défi climat 2010

www.deficlimat.qc.ca Univers matériel et technologique Hydro-Québec

http://www.hydroquebec.com/comprendre/ Petit moteur électrique

http://www.apprendrefacile.com/cours-video-comment-generateur-electrique Raconte-moi la radio

http://dspt.perso.sfr.fr/lelectricite.htm Différents moyens de production d’électricité avec de l’eau

http://hydroelectrique.jimdo.com/moyens-de-productions-d-%C3%A9lectricit%C3%A9/ Un chantier d’exception (Pyrénées)

http://www.youtube.com/watch?v=38BskuCiScA Ztélé Émission comment ça marche (éolienne, transformateur, palan à chaines, transmission de vélo et bien d’autres)

http://www.ztele.com/emissions/comment-ca-marche/ Webpédagogie : Quand une bobine devient un aimant

http://lewebpedagogique.com/sciencesalecole/wp-content/blogs.dir/750/files//bobines-et-aimants.pdf Changer l’énergie ensemble (EDF)

http://enseignants.edf.com/mod/preparez/voyage-en-electricite-2-des-electrons-en-liberte,2100?page=1

http://jeunes.edf.com/mod/voir/voyage-en-electricite-les-3-emplois-de-l-electricite,1331?page=1

http://jeunes.edf.com/mod/voir/voyage-en-electricite-les-electrons-travaillent-sans-fil,1332?page=1

Univers vivants Hydro-Québec, Projet hydro-électrique et développement durable

http://www.hydroquebec.com/comprendre/hydroelectricite/developpement-durable.ht

ANNEXE 5

http://video.telequebec.tv/video/1975

http://www.alter-eco.ca/ecopluie-fr.php?gclid=CJOkisC9458CFRE55QodunmLGg

http://www.cmhc-schl.gc.ca/fr/co/enlo/ampa/ampa_005.cfm


http://www.pjse.ca/documents/sens/Fiche_5_-_La_retention_eau_de_pluie.pdf


http://www.deficlimat.qc.ca/

http://www.hydroquebec.com/comprendre/

http://www.apprendrefacile.com/cours-video-comment-generateur-electrique

http://dspt.perso.sfr.fr/lelectricite.htm

http://hydroelectrique.jimdo.com/moyens-de-productions-d-%C3%A9lectricit%C3%A9/

http://www.youtube.com/watch?v=38BskuCiScA

http://www.ztele.com/emissions/comment-ca-marche/

http://lewebpedagogique.com/sciencesalecole/wp-content/blogs.dir/750/files/bobines-et-aimants.pdf

http://enseignants.edf.com/mod/preparez/voyage-en-electricite-2-des-electrons-en-liberte,2100?page=1

http://jeunes.edf.com/mod/voir/voyage-en-electricite-les-3-emplois-de-l-electricite,1331?page=1

http://jeunes.edf.com/mod/voir/voyage-en-electricite-les-electrons-travaillent-sans-fil,1332?page=1

Modification du laboratoire technologique #16, Observatoire 4, ERPI, par Marie-Eve Comeau et Aude Laflèche, enseignantes à l’école secondaire du Chêne-Bleu, CSTL

35

Noms : _________________________________ Date : ________ _________________________________ SCT414-_____

Laboratoire : ingénierie électrique La fonction de transformation d’énergie

But : Observer la fonction électrique de transformation de l’énergie dans un moteur électrique simple. Critères d’observation

1. Expliquez ce qu’est une fonction électrique en ingénierie électrique. _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Il existe diverses fonctions électriques. Remplissez le tableau suivant afin de définir les

principales fonctions électriques. Donnez quelques exemples de composantes pour chacune.

Fonction électrique

Définition Exemples

Alimentation

________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________

___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

Conduction

________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________

___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

Annexe 6


36



Isolation

________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________

___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

Protection

________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________

___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

Commande

________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________

___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

Transformation d’énergie

________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________ ________________________________

___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________ ___________________

3. Donnez trois exemples de formes d’énergie que l’on peut obtenir à la suite d’une transformation de l’énergie électrique. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________


37

Matériel - Une pile de format D - Un élastique large - 2 gros trombones métalliques déjà modifiés - Un solénoïde comportant 7 boucles - Un aimant permanent - Un morceau de carton

Protocole

1. À l’aide de l’élastique, attacher un trombone modifié à chacun des pôles de la pile. En faire deux tours.

2. Coller l’aimant permanent sur la pile à l’aide de ruban adhésif, vis-à-vis des trombones.

3. Mettre le solénoïde dans le support fait avec les trombones.


38

4. Frapper doucement sur le solénoïde afin de démarrer son mouvement de rotation. 5. Ajuster les pièces du moteur afin que le solénoïde tourne sans arrêt. 6. Tenter de faire tourner le solénoïde au moins une minute sans arrêt. 7. Toucher délicatement le trombone, à l’aide de l’index, près du point de liaison avec le pôle

négatif de la pile. Décrire et noter la sensation ressentie sur le doigt (dans résultats). 8. Mettre un morceau de carton entre le trombone er le pôle négatif de la pile. Noter ce qui

se produit avec le solénoïde (dans résultats). 9. Enlever le morceau de carton. Faire tourner le solénoïde de nouveau. 10. Enlever délicatement l’aimant de la pile. Noter ce qui se produit avec le solénoïde (dans

résultats). 11. Ranger le matériel.

Résultats 1. Lorsque vous touchez le trombone, que ressentez-vous ?

__________________________________________________________________

2. Que se passe-t-il lorsque vous mettez le morceau de carton entre le trombone et le pôle négatif de la pile ? __________________________________________________________________

3. Que se passe-t-il lorsque vous retirez l’aimant de la pile ?

__________________________________________________________________ Analyse

1. Parmi les manipulations que vous avez effectuées, qu’est-ce qui démontre que : a) de l’énergie électrique est nécessaire au fonctionnement du moteur ?

________________________________________________________________________________________________________________________

b) de l’énergie magnétique est nécessaire au fonctionnement du moteur ? ________________________________________________________________________________________________________________________

2. Dans le moteur électrique que vous avez fabriqué, l’énergie électrique a été transformée

en d’autres formes d’énergie. Indiquez une de ces formes d’énergie et précisez quelles observations vous ont permis de la reconnaître. ____________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Indiquez la fonction électrique de chaque composante du moteur électrique.

Composante Fonction électrique

Pile

Trombone

Élastique

Solénoïde


39

Laboratoire : ingénierie électrique La fonction de transformation d’énergie

But : Observer la fonction électrique de transformation de l’énergie dans un moteur électrique simple. Critères d’observation

1. Expliquez ce qu’est une fonction électrique en ingénierie électrique. Une fonction électrique est le rôle que joue une composante dans le contrôle ou la transformation du courant électrique.

2. Il existe diverses fonctions électriques. Remplissez le tableau suivant afin de définir les

principales fonctions électriques. Donnez quelques exemples de composantes pour chacune.



Alimentation

Fonction assurée par toute composante pouvant générer ou fournir un courant électrique dans un circuit.

La pile La prise de courant La cellule photovoltaïque

Conduction

Fonction assurée par toute composante pouvant transmettre un courant électrique d’une partie à une autre d’un circuit électrique.

Les fils électriques

Isolation

Fonction assurée par toute composante pouvant empêcher un courant électrique de passer.

La gaine recouvrant un fil La céramique Le bois

Protection

Fonction assurée par toute composante pouvant interrompre automatiquement la circulation d’un courant électrique en cas de situation anormale.

Le fusible Le disjoncteur

Commande Fonction assurée par toute composante pouvant ouvrir et fermer un circuit électrique.

L’interrupteur


Fonction assurée par toute composante pouvant transformer l’énergie électrique en une autre forme d’énergie.

L’ampoule incandescente Le ventilateur Le séchoir à cheveux

3. Donnez trois exemples de formes d’énergie que l’on peut obtenir à la suite d’une transformation de l’énergie électrique. Énergie lumineuse, énergie thermique, énergie magnétique.


40

Résultats

4. Lorsque vous touchez le trombone, que ressentez-vous ? De la chaleur

5. Que se passe-t-il lorsque vous mettez le morceau de carton entre le trombone et le pôle

négatif de la pile ? Le solénoïde cesse de tourner

6. Que se passe-t-il lorsque vous retirez l’aimant de la pile ?

Le solénoïde cesse de tourner Analyse

4. Parmi les manipulations que vous avez effectuées, qu’est-ce qui démontre que : a) de l’énergie électrique est nécessaire au fonctionnement du moteur ?

Si on met un morceau de carton entre le trombone et la pile, le moteur cesse de fonctionner.

b) de l’énergie magnétique est nécessaire au fonctionnement du moteur ? Sans aimant, le moteur ne fonctionne pas.

5. Dans le moteur électrique que vous avez fabriqué, l’énergie électrique a été transformée

en d’autres formes d’énergie. Indiquez une de ces formes d’énergie et précisez quelles observations vous ont permis de la reconnaître. Énergie thermique : Sensation de chaleur au toucher du trombone Énergie mécanique (ou magnétique) : Le solénoïde tourne en interaction avec l’aimant.

6. Indiquez la fonction électrique de chaque composante du moteur électrique.

Composante Fonction électrique

Pile Alimentation

Trombone Conduction

Élastique Isolation

Solénoïde Transformation d’énergie

2009-2010 Montages et protocoles : Julie Paré, technicienne en travaux pratiques En collaboration avec Taïga Waelput-Lavallée, conseillère pédagogique

41

Absorption de l’eau dans les horizons du sol Labo 1

But

Comparer le degré d’absorption de l’eau de différents sols tels que, la terre noire, la

pelouse, le sable fin et le gravier.

Matériel nécessaire

4 Papiers filtres

4 Entonnoirs

4 Erlenmeyers de 125 mL

Pelouse

Terre noire

Sable fin

Gravier

Spatule

3 Béchers de 100 mL

Flacon laveur d’eau distillée

4 Cylindres gradués de 50 mL

Chronomètre

Schéma Manipulations


42

1- Installer les papiers filtres dans les entonnoirs. Pour ce faire, plier le

papier filtre en quatre pour former un cône.

2- Déposer chaque entonnoir sur un erlenmeyer différent.

3- Prendre un morceau de pelouse et le déposer dans le premier entonnoir.

S’assurer que le morceau couvre complètement la surface de l’entonnoir.

4- Prendre environ 60 mL de chacun des milieux (sable, gravier et terre

noire) à l’aide des béchers de 100 mL préidentifiés.

5- Déposer chacun des milieux dans les autres entonnoirs en effectuant une

légère pression avec le bout des doigts sur la surface de chacun d’eux

pour s’assurer qu’il n’y ait aucun interstice dans le sol testé.

6- Mettre 50 mL d’eau distillée dans un cylindre gradué.

7- Démarrer le chronomètre et verser doucement le 50 mL d’eau sur la

pelouse.

8- Noter le temps que prend l’eau pour traverser la pelouse.

9- Avec le cylindre gradué, mesurer la quantité d’eau recueillie dans

l’erlenmeyer et noter sa valeur dans vos résultats.

10- Reprendre les manipulations 6 à 9 avec le sable, le gravier et la terre

noire en utilisant un nouveau cylindre gradué pour chaque milieu.

11- Ranger le matériel et nettoyer l’espace de travail.


43

Résultats

Titre : ___________________________________________________________

Contenu de l’entonnoir Durée d’écoulement

(en secondes)

Quantité d’eau recueillie

(en mL)

Pelouse

Terre noire

Sable

Gravier

Analyse

1. Associez le contenu des entonnoirs à un horizon du sol.

Contenu de l’entonnoir Horizon du sol

Pelouse

Terre noire

Sable

Gravier

2. Quel milieu a la meilleure rétention d’eau ?

___________________________________________________________

3. Quel milieu a la vitesse d’écoulement la plus élevée ?

___________________________________________________________

4. Quels sont les deux types d’horizons du sol ?

___________________________________________________________

___________________________________________________________


44

5. Expliquez brièvement la formation d’un sol.

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

Conclusion

1. La politique de protection des rives, du littoral et des plaines inondables,

écrite en 2005, « interdit toute intervention susceptible de détruire ou de

modifier la couverture végétale des rives, ainsi que tout ouvrage empiétant

sur le littoral ». Elle stipule également qu’il faut « laisser une bande de

terre entre 10 et 15 m sur les berges d’un lac ou d’un cours d’eau ».

Expliquez l’origine de cette politique.

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

2. Pourquoi les chercheurs prélèvent-ils des échantillons de glace (carottes

glacières) ?

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________

___________________________________________________________


45

Informations supplémentaires pour le technicien en travaux pratiques et l’enseignant

Placer en avant de la classe des bassins contenant la terre noire, le sable

et le gravier, de façon à ce que les étudiants viennent eux-mêmes

chercher les sols à tester.

La quantité des sols peut varier selon le matériel utilisé. Dans le présent

cas, elle a été déterminée avec des entonnoirs de 7 cm de diamètre et

des papiers filtres de 12,5 cm (qualité qualitative).

Il est fortement recommandé de faire ce laboratoire au printemps ou à

l’automne, puisque la pelouse se fait plutôt rare en hiver, à moins de la

faire pousser soi-même.

Les sols utilisés doivent être secs lors des séances de laboratoire. Dans

le cas contraire, les résultats pourraient être faussés.

Effectuer le laboratoire en équipe de 4, si les postes de laboratoire sont

restreints et/ou s’il y a conflit de verrerie, puisque ce laboratoire en

requiert une bonne quantité.

Les résultats pour la terre noire peuvent varier. Si après 10 min l’eau

s’écoule toujours du sol, arrêter les manipulations et noter la quantité

d’eau recueillie dans l’erlenmeyer à ce temps précis. La quantité d’eau

restante est négligeable.

Il est possible de récupérer les différents milieux en plaçant des bassins

de récupération en avant de la classe et en les faisant sécher. Par la

suite, il sera possible de les réutiliser pour les cours suivants.


46

Absorption de l’eau dans les horizons du sol Labo 1

But

Comparer le degré d’absorption de l’eau de différents sols tels que, la terre noire, la

pelouse, le sable fin et le gravier.

Matériel nécessaire

4 Papiers filtres

4 Entonnoirs

4 Erlenmeyers de 125 mL

Pelouse

Terre noire

Sable fin

Gravier

Spatule

3 Béchers de 100 mL

Flacon laveur d’eau distillée

4 Cylindres gradués de 50 mL

Chronomètre

Schéma Manipulations


47

1- Installer les papiers filtres dans les entonnoirs. Pour ce faire, plier le

papier filtre en quatre pour former un cône.

2- Déposer chaque entonnoir sur un erlenmeyer différent.

3- Prendre un morceau de pelouse et le déposer dans le premier entonnoir.

S’assurer que le morceau couvre complètement la surface de l’entonnoir.

4- Prendre environ 60 mL de chacun des milieux (sable, gravier et terre

noire) à l’aide des béchers de 100 mL préidentifiés.

5- Déposer chacun des milieux dans les autres entonnoirs en effectuant une

légère pression avec le bout des doigts sur la surface de chacun d’eux

pour s’assurer qu’il n’y ait aucun interstice dans le sol testé.

6- Mettre 50 mL d’eau distillée dans un cylindre gradué.

7- Démarrer le chronomètre et verser doucement le 50 mL d’eau sur la

pelouse.

8- Noter le temps que prend l’eau pour traverser la pelouse.

9- Avec le cylindre gradué, mesurer la quantité d’eau recueillie dans

l’erlenmeyer et noter sa valeur dans vos résultats.

10- Reprendre les manipulations 6 à 9 avec le sable, le gravier et la terre

noire en utilisant un nouveau cylindre gradué pour chaque milieu.

11- Ranger le matériel et nettoyer l’espace de travail.


48

Résultats (les résultats sont variables)

Titre : La variation du temps d’écoulement et de la quantité de filtrat recueillis en

fonction du type de sol analysé

Contenu de l’entonnoir Durée d’écoulement

(en secondes)

Quantité d’eau recueillie

(en mL)

Pelouse 330 37

Terre noire 600 28

Sable 90 26

Gravier 254 45

Analyse

1. Associez le contenu des entonnoirs à un horizon du sol.

Contenu de l’entonnoir Horizon du sol

Pelouse Couche superficielle

Terre noire Terre arable

Sable Sous-sol

Gravier Roche mère

2. Quel milieu a la meilleure rétention d’eau ?

Terre noire

3. Quel milieu a la vitesse d’écoulement la plus élevée ?

Sable


49

4. Quels sont les deux types d’horizons du sol ?

Horizons humifères : riches en matière organique

Horizons minéraux : moins riches en matière organique, mais dont la

composition minérale est plus importante.

5. Expliquez brièvement la formation d’un sol.

Divers processus, tels le ruissellement, le vent, le gel, le dégel et des

transformations chimiques, désagrègent lentement la roche mère pour

former des débris, de plus petites particules et des minéraux. Puis le sol

s’enrichit progressivement d’humus grâce à l’action des décomposeurs qui

transforment les végétaux morts. Le sol se forme ainsi de minéraux

d’origines minérale et organique qui se mélangent et se disposent en

différentes couches parallèles.

Conclusion

1. La politique de protection des rives, du littoral et des plaines inondables,

écrite en 2005, « interdit toute intervention susceptible de détruire ou de

modifier la couverture végétale des rives, ainsi que tout ouvrage empiétant

sur le littoral ». Elle stipule également qu’il faut « laisser une bande de

terre entre 10 et 15 m sur les berges d’un lac ou d’un cours d’eau ».

Expliquez l’origine de cette politique.

Cette politique vise à protéger les horizons du sol. Si la couverture

végétale est abîmée, les horizons du sol vont subir une plus grande

érosion, ce qui aurait des conséquences néfastes sur les biomes

environnants.


50

2. Pourquoi les chercheurs prélèvent-ils des échantillons de glace (carottes

glacières) ?

Une carotte glacière est un échantillon de glace, retiré de calottes

glaciaires, formé par compression de couches de neiges successives,

année après année : une découpe verticale de glace contient donc des

couches de plus en plus anciennes à mesure qu'on s'enfonce vers le

centre de la Terre. Les propriétés de formations de la glace, les composés

et éléments chimiques qui s'y trouvent peuvent être étudiés en vue d'une

reconstruction plus ou moins précise du climat des années passées.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Glace

http://fr.wikipedia.org/wiki/Neige


51

Informations supplémentaires pour le technicien en travaux pratiques et l’enseignant

Placer en avant de la classe des bassins contenant la terre noire, le sable

et le gravier, de façon à ce que les étudiants viennent eux-mêmes

chercher les sols à tester.

La quantité des sols peut varier selon le matériel utilisé. Dans le présent

cas, elle a été déterminée avec des entonnoirs de 7 cm de diamètre et

des papiers filtres de 12,5 cm (qualité qualitative).

Il est fortement recommandé de faire ce laboratoire au printemps ou à

l’automne, puisque la pelouse se fait plutôt rare en hiver, à moins de la

faire pousser soi-même.

Les sols utilisés doivent être secs lors des séances de laboratoire. Dans

le cas contraire, les résultats pourraient être faussés.

Effectuer le laboratoire en équipe de 4, si les postes de laboratoire sont

restreints et/ou s’il y a conflit de verrerie, puisque ce laboratoire en

requiert une bonne quantité.

Les résultats pour la terre noire peuvent varier. Si après 10 min l’eau

s’écoule toujours du sol, arrêter les manipulations et noter la quantité

d’eau recueillie dans l’erlenmeyer à ce temps précis. La quantité d’eau

restante est négligeable.

Il est possible de récupérer les différents milieux en plaçant des bassins

de récupération en avant de la classe et en les faisant sécher. Par la

suite, il sera possible de les réutiliser pour les cours suivants.

52

Fiche d’étude des engrenages: Mécanismes de transmission de mouvement

Mécanisme 2 : Engrenage (2 roues dentées de différentes dimensions) Questions :

• Dessinez, sur votre schéma, le sens de rotation de chaque organe avec ces flèches.

2. Est-ce que les rotations sont dans le

même sens ou dans des sens contraires?

Première roue et deuxième roue: ____________________

3. Quand vous faites un tour complet à la première roue dentée, combien de tour fait la deuxième roue dentée?

________________________________

Mécanisme 1 : Engrenage (2 roues dentées de même dimension) Questions :




Première roue et deuxième roue:

________________________________


________________________________

53




même sens ou dans des sens contraires? Roue 1 et roue 2 : __________________ Roue 2 et roue 3 : __________________ Roue 1 et roue 3 : __________________

3. Quand vous faites un tour complet à la roue dentée 1, combien de tour

… la roue dentée 2 ? _______________ … la roue dentée 3 ? _______________







54

Corrigé de la fiche d’étude : Mécanismes de transmission de mouvement





Première roue et deuxième roue: ____________________


________________________________

Sens contraire

2 tours





Première roue et deuxième roue:

________________________________


________________________________

Sens contraire

1 tour

55







Sens contraire

1¼ tour

Sens contraire même sens

1 tour







Sens contraire

1 tour

Sens contraire même sens

1 tour

Mélissa Cuerrier, CSTL, Marie-Josée Simard,CSTL, Taïga Waelput Lavallée,CSVT avec la

collaboration de Gérald Bolduc, TTP, CSVT 56

Analyse de la machine à bulles Samedi dernier, la petite Camille que tu gardais a accidentellement

renversé du jus de tomate sur sa machine à bulles. Toute triste, Camille te demande de la nettoyer avant que le jus de tomate

endommage son jouet. C’est difficile de tout nettoyer puisque le jus de tomate entre dans la machine. Pour le nettoyer en profondeur, tu

dois l’ouvrir complètement. Une fois la machine à bulles ouverte,

Camille te demande : « comment ça fait pour faire des bulles »? Tu lui réponds qu’il est très tard et qu’il faut qu’elle fasse dodo. Tu la

rassures en lui disant : « demain matin je reviendrai t’expliquer comment ta machine à bulles fait pour fabriquer de jolies bulles ».

Une fois la petite Camille endormie, tu te mets à analyser son jouet. Voici différentes questions qui te permettront de bien comprendre le

fonctionnement du jouet de Camille.

NOM : _________________________________ GROUPE : _____



1. À quel besoin cet objet répond-il? (Pourquoi a-t-il été inventé?)

2. Dessine le schéma électrique de la machine à bulles.

Ingénierie électrique

Fonction Pièce

Alimentation

Conduction

Isolation

Commande




3. Pourquoi la machine à bulles est-elle en plastique (propriétés des

plastiques)?

4. Comment fonctionne la machine à bulles?

5. Explique pourquoi il est nécessaire de lubrifier les engrenages se situant

à l’intérieur du boîtier du moteur.



6. Nommer deux guidages que l’on retrouve dans la machine à bulles

7. Éric affirme que dans la machine à bulles, il n’y a que des

transformations de mouvement. Luc est en désaccord avec lui, il croit qu’au contraire dans la machine à bulles, on y retrouve que

des transmissions de mouvement. Selon toi, qui a raison et pourquoi?



8. À l’aide du tableau suivant, caractérise les 3 liaisons ciblées sur les photos ci-dessous.

Liaisons Démontable/ indémontable

Direct/ indirect

Rigide/ élastique

Complète/ partielle

1

2

3

Liaison #1

Liaison #2

Liaison #3



9. Quelles seraient les conséquences de l’augmentation du nombre de dents

de l’engrenage identifié par la flèche?

Mélissa Cuerrier, CSTL, Marie-Josée Simard,CSTL, Taïga Waelput Lavallée,CSVT avec la collaboration de

Gérald Bolduc, TTP, CSVT 62

Analyse de la machine à bulles

Samedi dernier, la petite Camille que tu gardais a accidentellement renversé

du jus de tomate sur sa machine à bulles. Toute triste, Camille te demande de la nettoyer avant que le jus de tomate endommage son jouet. C’est difficile de

tout nettoyer puisque le jus de tomate entre dans la machine. Pour le nettoyer

en profondeur, tu dois l’ouvrir complètement. Une fois la machine à bulles ouverte, Camille te demande : « comment ça fait pour faire des bulles »? Tu

lui réponds qu’il est très tard et qu’il faut qu’elle fasse dodo. Tu la rassures en lui disant : « demain matin je reviendrai t’expliquer comment ta machine à

bulles fait pour fabriquer de jolies bulles ». Une fois la petite Camille endormie, tu te mets à analyser son jouet. Voici différentes questions qui te permettront

de bien comprendre le fonctionnement du jouet de Camille.



1. À quel besoin cet objet répond-il? (Pourquoi a-t-il été inventé?)

Amuser un enfant tout en faisant des bulles automatiquement,

sans faire d’effort.

2. Dessine le schéma électrique de la machine à bulles.

Ingénierie électrique

Fonction Pièce

Alimentation Piles

Conduction Fils

Isolation Gaine de caoutchouc

Commande Interrupteur

Transformation d’énergie Moteur (électrique en

mécanique

M

Le fusible doit être positionné

entre les piles et le moteur.



3. Pourquoi la machine à bulles est-elle en plastique (propriétés des plastiques)?

Le plastique se moule bien, est léger et très économique.

Puisqu’il est un mauvais conducteur électrique et thermique, l’enfant ne

risque pas de se blesser.

L’eau savonneuse prendra plus de temps à dégrader le plastique que le

métal par exemple.

Le plastique est un matériau étanche.

Et toutes autres réponses possibles.

4. Comment fonctionne la machine à bulles?

La machine à bulles est alimentée par trois piles AA. Un interrupteur permet

de contrôler la mise en marche du moteur. Ce dernier actionne deux

mécanismes. Tout d’abord, il permet le mouvement d’une hélice qui crée

une brise d’air dirigée vers la soufflerie. Ensuite, il actionne une série de

transmission de mouvements. Une vis sans fin permet d’actionner un

système d’engrenages. Le 1er système à 8 engrenages entraîne un 2e

système à 2 engrenages qui, à son tour, entraîne l’engrenage de la

soufflerie. Ce qui a comme résultat la rotation de la soufflerie lui permettant

ainsi de se tremper dans l’eau savonneuse. En traversant la soufflerie, la

brise créée par l’hélice produit des bulles.

5. Explique pourquoi il est nécessaire de lubrifier les engrenages situés à

l’intérieur du boîtier du moteur.

Les engrenages sont lubrifiés afin de diminuer les frictions et d’engendrer un

mouvement constant.



6. Nommer deux guidages que l’on retrouve dans la machine à bulles

Sur le boîtier du moteur, une ouverture guide le mouvement de l’air.

Dans la gorge du personnage, un cylindre guide l’air vers la soufflerie.

À 4 endroits, des tiges guident les engrenages.

La soufflerie est moulée avec un guide, ce qui lui permet de ne pas frotter

sur la cuve.

Le boîtier du moteur guide la tige qui conduit vers l’engrenage permettant le

mouvement de la soufflerie.

Et toutes autres réponses possibles.

DESSIN-PHOTOS sur le cahier de l’élève



7. Éric affirme que dans la machine à bulles il n’y a que des systèmes de transformation du mouvement. Luc est en désaccord avec lui, il croit qu’au

contraire dans la machine à bulles on y retrouve que des systèmes de transmission du mouvement. Selon toi, qui a raison et pourquoi?

Une transformation de mouvement est une action mécanique qui change la nature du mouvement (rotation à translation ou translation à rotation).

Une transmission de mouvement est une communication d’un même

mouvement d’un organe à un autre, avec variation possible de vitesse. Dans le cas de la machine à bulles, nous retrouvons plusieurs systèmes de

transmission du mouvement. C’est donc Luc qui a raison.

8. À l’aide du tableau suivant, caractérise les 3 liaisons ciblées sur les

photos ci-dessous.

Liaisons Démontable/

indémontable

Direct/

indirect

Rigide/

élastique

Complète/

partielle

1 Démontable Direct Rigide Complète

2 Démontable Indirect Rigide Complète

3 Indémontable Indirect Rigide Complète

Liaison #1



9. Quelles seraient les conséquences de l’augmentation du nombre de dents de l’engrenage identifié par la flèche?

Lorsqu’on augmente le nombre de dents d’un engrenage, la valeur du

rapport de vitesse change par rapport à celui original (roue motrice sur roue menée). Pour calculer ce rapport, on divise le nombre de dents de l’organe

moteur par le nombre de dents de l’organe récepteur. Ainsi, plus le

nombre de dents de l’organe récepteur augmente, plus le rapport de vitesse diminue et que l’effort fourni par le moteur sera petit. Par

conséquent, la soufflerie roulera moins rapidement et fournira moins de bulles.

Liaison #2

Liaison #3

68 Danielle Hubert, CSP.

Activité préalable supplémentaire

Science et technologie : Dossier laboratoires

De l’électricité pour la planète!

Nom : ________________________ Date : __________

BUT : produire de l’énergie électrique sans utiliser de piles ni prises de courant.

« L’énergie est une composante de l’environnement qui n’a ni masse ni volume. Elle n’est donc pas matérielle. Pourtant, l’énergie se mesure … Par exemple : un aliment présente des données nutritives donc une certaine quantité d’énergie en Kilojoules. En absorbant cet aliment, le corps gagne donc de l’énergie pour poursuivre ses activités. L’énergie absorbée peut se transformer en force et cette force en mouvement » ( Chenouda, Atef, Dubreuil, Mathieu, Galileo, volume 1 –manuel B, CEC, 2006)

Analyse de situations :

Foire aux questions ….

1. Il existe 6 formes d’énergie. Donne en une définition. Identifie pour chaque

forme d’énergie un exemple d’utilisation de cette énergie dans la nature (eau, son,

volcans, muscles, …) et par des objets techniques :

Forme d’énergie Définition Utilisation dans la

nature

Utilisation par des

objets techniques

lumineuse

Rayon lumière reçu par

l’oeil ou organe

spécialisé

Photosynthèse Cellules

photovoltaïques

thermique Rayon reçu par la peau

(chaleur)

Roche en fusion produit

de la lumière

Air réchauffé dans une

montgolfière fait monter

le ballon

mécanique Modifie le mouvement

Météorites entrent dans

l’atmosphère produit de

la lumière

Foret de la perceuse

produit de la chaleur

chimique Atomes en mouvement

libèrent de la chaleur

Luciole émet de la

lumière

Substances chimiques

d’une pile produite de

l’énergie

nucléaire Énergie emmagasinée

dans noyau de l’atome

Uranium contient des

particules radioactives

Dans un détecteur de

fumée, énergie de

l’américium (radioactif)

produit un courant

électrique

électrique

Résulte du mouvement

des particules positives

et négatives de la

matière

Les nuages produisent

éclairs de lumière

Moteurs qui entraînent

le mouvement des pièces

Énergie Force Mouvement


l’énergie électrique

Un groupe électrogène est un dispositif autonome capable de produire de l'électricité. La plupart des groupes sont constitués d'un moteur thermique qui actionne un alternateur. Leur taille et leur poids peuvent varier de quelques kilogrammes à plusieurs dizaines de tonnes. Ils fonctionnent à partir de tous les carburants. Les plus fréquents sont l'essence, le gazole, le gaz naturel, le GPL, les biocarburants et pour les plus puissants le fioul lourd .Le groupe peut être mis en fonctionnement de différentes manières : manuellement, électriquement ou grâce à l'air comprimé selon leur puissance. (http://fr.wikipedia.org/)

2. Peut-on transformer de l’énergie mécanique en énergie électrique ? Peux-tu

proposer un exemple ?

La bicyclette : l’énergie électrique consommée par les ampoules de la dynamo provient de l’énergie

mécanique (roulement de la roue) produite par la force musculaire fournie par le cycliste. L’alternateur

(improprement appelé dynamo) permet cette transformation. Il y aura production d’un courant alternatif.

3. Est-il plus facile de pédaler lorsque les ampoules fonctionnent? Non, il faut fournir un effort plus important quand les ampoules fonctionnent (nécessité de fournir un

surcroît d’énergie musculaire pour obtenir de l’énergie électrique)

4. Quel est le rôle des piles dans un circuit électrique ?

Une pile électrique (ou plus simplement pile) est un dispositif électrochimique transformant l'énergie

d'une réaction chimique en énergie électrique. Le boîtier d'une pile abrite une réaction chimique

entre deux substances dont l’une peut céder facilement des électrons (matériau réducteur), et l’autre qui les

absorbe (matériau oxydant). Une pile fournit donc du courant continu

5. Complète le schéma : Fais le lien entre les différents types d’énergie mises en

cause quant au fonctionnement de la dynamo d’un vélo. Mots-clés : énergie

électrique, musculaire et mécanique ainsi que les pièces du vélo nécessaire à la

transformation de l’énergie

musculaire mécanique électrique

Pédalier, chaîne,

pignon et roue alternateur

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9

http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur

http://fr.wikipedia.org/wiki/Alternateur

http://fr.wikipedia.org/wiki/Essence_(hydrocarbure)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gazole

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_naturel

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_de_p%C3%A9trole_liqu%C3%A9fi%C3%A9

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bio-carburant

http://fr.wikipedia.org/

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrochimie

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie

http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9action_chimique

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_%C3%A9lectrique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_continu


6. Peut-ton obtenir de l’énergie de mouvement à partir de l’énergie électrique ?

Un exemple : le monte-charge …

Mandat : Vous aurez à concevoir un objet technologique permettant de générer un

mouvement à un objet par la transformation de l’énergie électrique fournie par une pile.

Matériel : batterie de 9 volts, pinces alligator, poulies, courroie, masse à déplacer,

fil de pêche, brochettes de bois (axe), coroplaste (support), colle chaude, moteur.

Cahier des charges : masse à soulever entre 10 et 20 grammes, dimension maximale du

dispositif : 216 mm x 280 mm

Cerne le problème :

Fabriquer un monte-charge qui soulèvera une masse de 10 grammes à l’aide d’un

système de transmission de mouvement actionné par un moteur alimenté par une

batterie de 9 volts.

Élaboration du plan d’action :

1- réaliser le montage batterie – fils – moteur

2- fabriquer le dispositif de transmission de mouvements avec des poulies fixées à un

support et reliées à un axe inséré dans un boitier (coroplaste)

3- suspendre la masse à l’axe de rotation d’une poulie

Esquisse du dispositif :

Énergie

électrique

Énergie

mécanique

moteur

Objet monte ou

descend Fournie

par la pile

moteur

masse

Batterie

9 volts

poulies

Axe de rotation

et cadre


Aussi, si on fournit de l’énergie mécanique à un moteur, il fonctionne comme un alternateur et transforme cette énergie mécanique en énergie électrique.

7. Comment peut-on mettre en mouvement un moteur s’il est impossible d’utiliser

une pile ou une batterie? Donne un exemple technologique.

Un moulin à eau, un moulin à vent, en actionnant le moteur avec les mains, une chute

d’eau,…

72

CD1 : Démarche de conception d’un dispositif

Critères A B C D E

Représentation

adéquate de la

situation.

Indique clairement toutes les caractéristiques du cahier des charges.

Indique les principales caractéristiques du cahier des charges.

Indique quelques-unes des caractéristiques du cahier des charges.

Indique peu de caractéristiques du cahier des charges ou transcrit intégralement tout le texte du cahier des charges.

Indique des caractéristiques sans égard au cahier des charges.

Représente et explique clairement toutes les caractéristiques du fonctionnement du prototype et précise les relations entre les composants Indique les principales

Représente et explique clairement la plupart des caractéristiques du

fonctionnement du prototype, et précise partiellement les relations entre les composants.

Représente et explique certaines caractéristiques du fonctionnement du prototype sans préciser les relations entre les composants.

Ébauche et explique sommairement des caractéristiques du

fonctionnement du prototype.

Ébauche et mentionne des caractéristiques sans liens avec le fonctionnement du prototype.

Élaboration d’un plan

d’action

Élabore un plan d’action complet et détaillé en présentant de façon hiérarchisée toutes les pièces de son prototype, et précise les matériaux, les dimensions et les outils utilisés.

Élabore un plan d’action partiel en présentant de façon hiérarchisée les principales pièces de son prototype, et précise les matériaux, les dimensions et les outils utilisés.

Élabore un plan d’action partiel en présentant de façon hiérarchisée quelques pièces de son prototype, et ne précise que partiellement les matériaux, les dimensions et les outils utilisés.

Énumère de façon hiérarchisée un nombre insuffisant de pièces, et ne précise que partiellement les matériaux, les dimensions et les outils utilisés.

Énumère de façon non hiérarchisée un nombre insuffisant de pièces.

Mise en œuvre

adéquate du plan

d’action

Travaille de façon sécuritaire et efficace en adaptant sa démarche au besoin.

Travaille de façon sécuritaire en adaptant sa démarche au besoin.

Travail de façon sécuritaire. Utilisation peu appropriée du matériel.

Travail de façon non sécuritaire.

Consigne de manière précise et détaillée trois problèmes rencontrés ainsi que les décisions prises et ajustement faits au cours de la conception de son prototype.

Consigne trois problèmes rencontrés ainsi que les ajustements faits au cours de la conception de son prototype.

Consigne deux problèmes rencontrés ainsi que les décisions prises au cours de la conception de son prototype, OU énumère trois problèmes

Propose peu d’ajustements appropriés, peu importe le nombre de problèmes consignés, OU indique un problème rencontré et un ajustement partiel.

Indique un problème rencontré sans proposer

d’ajustement.

Élaboration de

conclusions,

d’explications ou de

sol tions pertinentes.

Présente un prototype qui possède toutes les caractéristiques conformes au cahier des charges.

Présente un prototype qui possède les principales caractéristiques indiquées dans le cahier des charges.

Présente un prototype qui possède quelques-unes des caractéristiques conformes au cahier des charges.

Présente un prototype qui possède des caractéristiques plus ou moins conformes au cahier des charges.

Présente un prototype dont les caractéristiques sont non conformes au cahier des charges.

Compare son prototype au cahier des charges et en justifie toutes les caractéristiques.

Compare son prototype au cahier des charges et en justifie les principales caractéristiques.

Compare son prototype à quelques contraintes du cahier des charges et en justifie les principales caractéristiques.

Propose des améliorations peu pertinentes.

Ne propose aucune amélioration.

Légères modifications d’une grille d’évaluation du MELS, Épreuve pratique, démarche de conception, 2010

Marie-Eve Comeau, CSTL, Aude Laflèche, CSTL, Stephanie Belhumeur, CSTL, Marie-Josée Simard, CSTL Chantal Arpin, CSP et Danielle Hubert, CSP.

73


Mise en situation Les changements climatiques font de plus en plus les manchettes. Ils inquiètent les chercheurs, mais aussi les citoyens. Les climatologues prévoient une augmentation des pluies diluviennes d’ici 2050 ce qui entraînera des refoulements d’égouts plus fréquents. La ville de Montréal fait appel à la contribution des citoyens. L’objectif est de diminuer la quantité d’eau rejetée dans les égouts. Un dispositif pourrait être conçu en vue de récupérer l’eau de pluie qui s’écoule des gouttières avant d’être rejetée dans les égouts fluviaux. Certains citoyens envisagent même d’intégrer un moyen de produire de l’électricité en utilisant l’eau de pluie.

Mandat 1 :

Mandat 2 :

Noms :______________________

____________________________

ATS Annexe 8

Vous aurez à concevoir un dispositif fonctionnel qui convertit l’énergie mécanique (provenant de l’eau) en énergie électrique. Vous devez noter que votre système sera mis à l’épreuve! La conception doit répondre aux exigences du cahier des charges.

Vous aurez à faire des recommandations aux citoyens qui aimeraient réduire le ruissellement pluvial et mieux l’utiliser dans leur cour, en vue d’assurer un bon drainage de leur terrain.

Marie-Eve Comeau, CSTL, Aude Laflèche, CSTL, Marie-Josée Simard, CSTL Chantal Arpin, CSP et Danielle Hubert, CSP.

74

Le cahier des charges

Au regard du milieu humain, votre dispositif devra être :

Transportable dans une boîte de 25 cm x 25 cm x 30 cm;

Peu encombrant, sécuritaire et facile d’utilisation.

Au regard du milieu physique, le dispositif devra être :

Fabriqué de matériaux mis à votre disposition en classe ou mis au recyclage et adapté aux conditions normales d’utilisation;

Étanche à l’eau.

Au regard du milieu technique, le dispositif:

Devra être mis en action par une chute d’eau (robinet d’évier);

Devra s’adapter à un générateur de courant alternatif;

Devra faire fonctionner une petite sonnette (énergie électrique).

Au regard du milieu industriel, le dispositif devra :

Être conçu dans le cadre de 3 périodes de 75 minutes ;

Être totalement réalisé en classe

La date de remise du dispositif est le : ______________________

Fonction globale : Concevoir un dispositif qui utilise l’énergie mécanique provenant de l’eau. Votre dispositif, muni d’un changement de vitesse, sera annexé à un générateur de CA afin d’obtenir de l’énergie électrique.

Matériaux et outils

Matériaux Outils

Bois; Goujons de bois; Tige (cintre en métal) Coroplaste; Carton plume; Carton; Engrenages; Œillets; Tube flexible en vinyle 1/8’’ int. Poulies

Colle à bois; Colle chaude; Vis; Rondelles; Bouchon de liège; Autres matériaux disponibles en classe Autres matériaux recyclés provenant de la maison

Perceuse Pistolet à colle chaude Marteau Tournevis Couteau à lame

rétractable Pince Clé à molette Bloc à poncer Ciseaux

Serre-joint Niveau Scie Forets Lunettes Papier

sablé Règle Compas


75

Décrire le problème

1 A) À partir du cahier des charges, expliquez ce que vous devez faire et énumérez les caractéristiques à considérer pour la conception de votre prototype.

Je dois :

Mon prototype doit posséder les caractéristiques suivantes :

1 B) À partir de la mise en situation, expliquez ce qui est attendu de vous concernant le ruissellement pluvial.

CD 1 : Représentation adéquate de la situation (critère 1)

CD 3 : Interprétation juste de messages à caractère scientifique et à caractère technologique


76

2 A) Représentez le schéma de principe de votre dispositif

2 B) Expliquez le fonctionnement de votre dispositif.

Schéma de principe

CD 1 : Représentation adéquate de la situation (critère 1)

CD 3 : Interprétation juste de messages à caractère scientifique et à caractère technologique


77

Planifie ta démarche

3. Planifiez les étapes de conception des différentes pièces de votre dispositif. Élaborez une liste des opérations, un schéma de construction ou un réseau de concepts en précisant les matériaux, les dimensions, les outils et le type de mécanisme du mouvement (transmission ou transformation) utilisés.

CD 1 : Élaboration d’un plan d’action pertinent,(critère 2) CD 3 : Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie dans

la production de messages


78

Les traces de vos essais et de vos résultats (ajustements si nécessaire)

4. Consignez trois problèmes rencontrés lors de la conception de votre prototype et indiquez les décisions prises pour régler ces problèmes. Ces problèmes ont pu survenir à l’une ou l’autre des étapes (conception, fabrication ou assemblage) de votre démarche.

Problèmes rencontrés Décisions

Si vous modifiez le plan d’action, reportez les changements sur les croquis ainsi que sur la liste de matériaux et d’outils. Assurez-vous de noter toutes les modifications.

Autres précisions au besoin :

CD 1 : Mise en œuvre adéquate du plan d’action

CD 3 : Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie dans la

production de messages


79

Analyse de vos résultats ou de vos essais

5 A) D’après vous, quelles caractéristiques de votre prototype prouvent qu’il répond aux caractéristiques du cahier des charges?

5 B) Quels sont les aspects que vous pourriez améliorer?

CD 1 : Élaboration de conclusions, d’explications ou de solutions pertinentes CD 3 : Respect de la terminologie, des règles et des conventions propres à la science et à la technologie dans

la production de messages


80

RECOMMANDATIONS

Dans un court texte, tu dois maintenant écrire tes recommandations quant à la façon dont les citoyens pourraient réduire le ruissellement pluvial et mieux l’utiliser dans leur cour.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

CD 2 : Justification adéquate des explications, des solutions, des décisions ou des opinions CD3 : Production ou transmission adéquate de messages à caractères scientifique ou technologique

CDP 81

Marie-Eve Comeau, CSTL, Aude Laflèche, CSTL, Marie-Josée Simard, CSTL Chantal Arpin, CSP et Danielle Hubert, CSP. 82

guide de l’enseignant - ppfgf.com · 3.3 compétences évaluées en science et en technologie et...

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