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Guide du professeur pour

le premier manuel du projet Fly Higher

Des avions dans le Ciel : Comment les êtres

humains font-ils pour voler ?

Guide du professeur pour le manuel “ Des avions dans le Ciel : Comment les êtres humains font-ils pour voler ? ”

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A propos de ce document

Ce document fait partie du premier manuel du projet Fly Higher : " Des avions dans le Ciel :

Comment les êtres humains font-ils pour voler ? " et vise à donner aux étudiants une idée

des premières mesures prises par l'homme pour découvrir le secret du vol. De plus, il donne

un bref résumé des principes physiques qui se cachent derrière le fait de voler.

Décharge de responsabilité

Les opinions exprimées dans cette publication sont celles des auteurs et ne reflètent pas le

point de vue officiel de la Commission Européenne.

Table des matières

A propos de ce document ..................................................................................................................... 2

Décharge de responsabilité ................................................................................................................... 2

Vue d'ensemble du manuel ........................................................................................................... 4

Schéma de la leçon ....................................................................................................................... 5

PowerPoint - notes additionnelles ................................................................................................. 6

Matériel supplémentaire ............................................................................................................. 12

AERONAUTIQUE GRILLE DE MOTS 1a ....................................................................................................... 14

AERONAUTIQUE GRILLE DE MOTS 1b ...................................................................................................... 15

AERONAUTIQUE GRILLE DE MOTS 2a ....................................................................................................... 16

AERONAUTIQUE GRILLE DE MOTS 2b ...................................................................................................... 17


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Vue d'ensemble du manuel

Ages ciblés :

Le manuel s'adresse aux élèves âgés de 11 à 14 ans.

Niveaux ciblés:

Tous niveaux (à l'aide des simplifications suggérées et des ajouts proposés à la discrétion de

l'enseignant).

Temps nécessaire :

Version complète : 50 minutes environ

Version réduite : 35 minutes

Matériel nécessaire :

Ordinateur et écran d'affichage pour la classe

Poids (ou similaire)

Petits ballons gonflables

Schéma de la leçon

Introduction (Diapositive 1) Présentation informelle des objectifs par l'enseignant (1 min)

Identification des aéronefs sur les photos (1 – 3 min)

Partie 1: Les oiseaux & les insectes (Diapositives 2 – 4) Activités d'introduction : vol dans la nature - discussion générale - vidéo 1, premiers essais de vol de

l'humanité (3 - 5 min)

Discussions : (Vidéo 2, vol d'oiseau au ralenti) (3 - 6 min)

Partie 2: Les hommes et le vol (Diapositives 5 – 12) Premier vol - ballons - vidéo 3, la deuxième tentative (3 - 5 min)

Les frères Wright– Vidéo 4 (3 min)

Les Jets modernes- faits et chiffres (2 - 5 min)

Le secteur de l'Aéronautique (transparent en option et discussion générale (4 - 6 min)

Ce qui maintient les avions dans les airs ? -Vidéo 5 et discussion dirigée par le professeur : Newton III ;

ballon à air chaud ; aérodynamique avec la main d'un véhicule qui se déplace (8 – 12 mins)

Partie 3 : Vue d'ensemble et Fin (Diapositives 13 - 14) Résumé - Vidéo finale 6 (2 - 3 min)

Toutes les durées sont approximatives et sont indiquées à titre d’exemple. Évidemment les discussions en classe

peuvent être raccourcies ou développées plus longuement, en particulier si les élèves travaillent en petits groupes

d'abord, avant une discussion plénière. Le programme peut être étendu si l'enseignant couvre en détail les points

énumérés dans le manuel de l'enseignant.

Selon les créneaux possibles, cette leçon peut occuper un créneau de 35 minutes. En cas de programmation avec

des horaires plus longs, elle peut également s'adapter assez bien à une durée de 50 à 55 minutes.

Du matériel supplémentaire peut être utilisé pour des leçons plus longues ou sous forme de travaux à faire à la

maison. Nous espérons que vous pourrez également envisager d'utiliser les compétitions de FLY HIGHER comme

matériel complémentaire. Voir le site http://www.flyhigher.eu

http://www.flyhigher.eu/


6

PowerPoint - notes additionnelles

Diapositive 1:

Selon les antécédents de la classe et ses capacités, vous pouvez d'abord officieusement testez le groupe, à

main levée, pour voir quelle est leur expérience de l'avion, leur niveau d'intérêt pour l’aviation et si oui ou

non ils peuvent reconnaître un des trois avions présentés.

Photo principale : Avion de passagers Airbus A350 - Avion le plus récent du constructeur européen Airbus

(1er vol d'essai en juin 2013). Même si ce n'est pas le plus grand de la gamme Airbus, il peut transporter

jusqu'à 350 personnes – Il est construit avec des matériaux nouveaux et plus légers, donc avec des coûts de

fonctionnement plus réduits. (Son principal rival : le Boeing Dreamliner aux Etats-Unis).

Photo de gauche bas : Concorde, premier avion de ligne supersonique (plus rapide que la vitesse du son). Il a

été conçu et construit dans les années 1960, et il est le résultat d'une coopération franco-britannique. Il

était capable de voler plus vite que le son (qui a une vitesse de 1236 km/h), ce qui signifie qu'il parcourait

environ un kilomètre en 3 secondes (ou 1,6 km) en 5 secondes. Le Concorde traversait l'océan Atlantique de

Paris à New York, soit une distance de 5 000 km, en 3 heures environ. En raison du décalage horaire de 5

heures entre les deux villes, il arrivait à New York deux heures avant de quitter Paris !

Photo de gauche bas : Avion de chasse de la marine : il a la caractéristique unique de pouvoir décoller

verticalement ce qui en fait un avion parfaitement adapté aux porte-avions ainsi que dans de nombreuses

situations difficiles où il n'y a aucune piste disponible.

Diapositive 2 : Partie 1 Introduction Utilisez cette diapositive comme toile de fond et demander à la classe de nommer quelques

exemples de créatures vivantes qui volent, et ce qu'elles ont en commun (des ailes et un poids

limité; bien que certains grands oiseaux paraissent gros et lourds, tous ont une ossature légère. Leur

plumage volumineux les fait paraître plus gros qu'ils ne sont en réalité).

Quelques exceptions : tous les insectes ne volent pas. En fait, la majorité d'entre eux restent dans les

maisons et les jardins (coléoptères, blattes, termites) et ne volent pas. Il existe deux sortes de

fourmis : une qui vole et l’autre pas. Tous les oiseaux ne volent pas non plus. Il existe environ 40

espèces d'oiseaux qui ne peuvent pas voler. Les plus connus sont l'autruche, l’émeu, le kiwi et le

pingouin. Vous trouverez une liste plus complète sur le site Wikipédia.

Les Mammifères (comme nous) ne volent généralement pas non plus. Nos squelettes sont trop

lourds et nous n'avons pas d'ailes ! Les chauves-souris sont une exception. Quelques mammifères

qui vivent dans les arbres, comme les écureuils asiatiques ont une peau qui relie les doigts des

pattes arrière (agissant ainsi comme une sorte d’aile) qui leur permet de planer, prolongeant ainsi la

distance. Ils peuvent sauter entre les branches, mais ils ne peuvent pas décoller du sol.

Diapositive 3 Dans la nature, nous voyons des oiseaux et des insectes volants, avec des ailes au lieu du bras, et qui

appliquent un mouvement de battement afin d’arriver à voler dans les airs.

Montrer la vidéo complète de l’homme qui tente de voler (durée 1 minute 02 secondes), qui montre

que les tentatives d’imiter le vol des oiseaux n'ont jamais abouti.

La classe peut-être être invitée à enquêter sur ce sujet. il y a beaucoup de vidéos de ce type sur

YouTube. Certaines se terminent tragiquement. Il est étonnant de constater jusqu’où ces inventeurs

pouvaient aller pour tester leurs théories – un homme a même cru que ses « ailes » lui permettrait

de sauter du haut de la tour Eiffel ! (Puisqu'il s'agissait d'une vidéo d'un suicide involontaire, nous

ne l’avons pas inclus délibérément).

Diapositive 4

Activité principale – le développement du vol par l’Homme Commencez en demandant aux élèves de réfléchir comment les gens volent - mais en toute sécurité,

de façon contrôlée : voler ne veux pas dire tomber !

Cliquez sur le lien dans le rectangle rouge. Il s’agit d’un film muet de 05’34 d'un oiseau battant des

ailes au ralenti. Vous pouvez interrompre le film quand vous voulez, c'est simplement une toile de

fond à l'activité.

Demandez aux élèves de répondre (discussion à bâtons rompus) aux deux questions qui figurent sur

le transparent. Vous pouvez organiser un petit débat dans la classe.

Possibilité d'extension (i): trouver ou faire des dessins de tous les types de vols habités et

créer un collage pour un affichage en classe. Extension possible (ii): utiliser un dessin ou

une photo (photos de toutes les réalisations, de quelques-unes ou peut-être d’une seule)

de ces nombreux exemples de vols habités et participez à un des concours du projet FLY

HIGHER. Pour plus d'informations, veuillez consulter http://www.flyhigher.eu

Diapositive 5 Après avoir répondu aux questions, souligner que les ballons à air chaud ont été les premières

machines volantes, principalement développées par les français (les frères Montgolfier), au moins

dans un premier temps. Cependant les ballons étaient à la merci des vents dominants et, à cette

époque, ils n'étaient pas contrôlables facilement.

Demandez aux élèves s'ils savent exactement ce qu'est un ballon à air chaud, et s’ils en ont déjà vu

un. Comment est réalisé le vol ? Quand l'air dans le ballon est chauffé, il se dilate et est donc moins

dense – c'est à dire moins lourd – que l'air autour de lui, générant une poussée vers le haut car l'air

chaud monte naturellement. Si le ballon est assez grand, cet « ascenseur » peut être suffisant pour

soulever le poids de plusieurs personnes depuis le sol.

Des élèves plus âgés connaissent peut-être l'existence des ballons d'hydrogène et d'hélium

(dirigeables / zeppelins), qui sont remplis de gaz beaucoup plus léger que l'air. Durant les années

1920 et 1930, les dirigeables utilisaient ce principe (la légèreté du gaz par rapport à l'air)



8

conjointement avec des moteurs pour se diriger. Cependant, ils utilisaient principalement

l'hydrogène, qui est un gaz hautement inflammable et, en 1937, survint la catastrophe du

Hindenburg (Le dirigeable pris feu subitement alors qu'il allait atterrir aux Etats-Unis après avoir

traversé l'Atlantique depuis l'Allemagne). Cet accident détruisit la confiance du public dans ce moyen

de transport, non seulement par les pertes tragiques qu’il occasionna, mais également parce que

tous l'événement fut filmé et diffusé très largement.

D’autres systèmes peuvent être évoqués avec les étudiants, en plus de ballons et des dirigeables.

Cela peut inclure : deltaplanes, planeurs, parachutes, parapente, hélicoptères, vaisseaux spatiaux.

Possibilité d'extension (i): Trouver des photos de tous ces différents moyens de voler

et réaliser un montage pour la classe. Extension possible (ii): Sélectionner les photos

de tous ces différents modes de vols, faire un assemblage et l'envoyer pour participer

à une des compétitions du projet FLY HIGHER. Pour plus d'informations, voir le site

http://www.flyhigher.eu

Dispositive 6 FACULTATIF - pour des leçons plus courtes, vous pouvez ignorer celle-ci.

Ouvrir la vidéo (0:37) de la boite rouge : Elle montre quelques autres tentatives, avec des succès

variés selon divers types de machines volantes. Les hommes commencent à pousser leur réflexion

au-delà de la simple idée d’agiter les ailes comme des oiseaux.

Dispositive 7 Etant donné le nombre de tentatives infructueuses (et même dans certains cas mortelles), le

premier vol d’une machine contrôlée et sécurisée a été une réussite historique.

L'honneur et le mérite en reviennent aux frères Wilbur et Orville Wright, et leur « machine volante »

nommée Kitty Hawk.

Ouvrir la vidéo de ce premier vol (33’’). C'est un film muet (curiosité : le premier film parlant ne sera

enregistré que 26 ans plus tard)

Les frères Orville et Wilbur Wright possédaient une société de bicyclettes en Caroline du Nord (USA),

mais étaient obsédés par le vol. Extension possible : (i) Les étudiants peuvent faire une petite

recherche sur les frères Wright. Qui étaient-ils, d'où venaient-ils, et leurs nombreuses expériences

avant de réaliser leur premier vol. (ii) Construire un modèle ou les modèles d’aéronefs des frères

Wright en suivant les instructions sur internet, voir http://wright.nasa.gov/ROGER/models.htm

(Ceci, évidemment, est plus conséquent et représente un projet en soi).

Le fait important est qu'ils ont réalisé que les ailes n'était pas obligées de bouger pour permettre à

l'avion de décoller. Les ailes doivent être rigides, avec une forme très particulière pour laisser passer

l'air à grande vitesse, et plus vite qu'un homme ne peut le faire (un moteur quelconque est donc

requis pour propulser l'avion). Les avions modernes fonctionnent sur ces mêmes principes.

http://en.wikipedia.org/wiki/LZ_129_Hindenburg


http://wright.nasa.gov/ROGER/models.htm

Diapositive 8 Remarquez quels progrès ont été réalisés en à peine 110 ans ! En fait, les développements les plus récents

ont portés sur l'utilisation de matériaux plus légers, le développement de moteurs plus efficaces (avec une

consommation de carburant réduite) et une amélioration de la sécurité. Il a fallu soixante ans seulement

pour passer de « Kitty Hawk » des frères Wright au supersonique Concorde, et seulement une poignée

d’années de plus pour envoyer des hommes sur la lune !

Maintenant, nous allons nous concentrer sur les avions modernes, tel que l'Airbus A380 par exemple.

Diapositive 9 Souligner certaines des caractéristiques les plus extrêmes de l'Airbus (sa capacité, son poids et sa charge en

carburant, par exemple).

Autres éléments qui n’apparaissent pas dans la diapositive :

L’avion Lockheed-Martin Blackbird (avion espion) peut voler à 2 145 mi/h (3 452 km/h). C'est 36 fois

plus rapide qu'une voiture sur l'autoroute ou un peu plus de trois fois la vitesse du son !

La fusée Saturne 5, utilisée pour transporter l'homme sur la lune avait une hauteur de 110 mètres

(presque 10 autobus l’un sur l'autre). Saturne 5 pesait 2 800 000 kg et, une fois dans l'espace, volait

à une vitesse de 40.000 km/h. C’est 36 fois plus rapide qu'une balle de fusil !

Extension possible : les élèves peuvent choisir un avion qu’ils connaissent ou sur lequel

ils ont voyagé (mais pas l'Airbus A380, bien sûr) pour recueillir des données à son

sujet, et rédiger un document sur ses caractéristiques les plus significatives. On peut

construire le même document sur le Dreamliner 787 de Boeing. Comme alternative, il

est possible de demander la rédaction d’un comparatif entre le « Dreamliner » de

Boeing et l’Airbus A350. (Les deux avions ont été récemment inaugurés et de

nombreuses innovations sont mises en avant dans leur fabrication)

Diapositive 10 Boeing est un des deux plus grands constructeurs d'avions dans le monde. Le « Jumbo Jet » (le 747, pas la

version 737 plus petite présentée dans la diapositive) est probablement le modèle le plus célèbre.

Diapositive 11 Diapositive en Option : Si vous manquez de temps, vous pouvez la sauter.

Les estimations varient, mais on estime que la population mondiale est d’environ 6 milliards de

personnes. Presque la moitié d'entre nous a utilisé un aéronef en 2011. Bien que, de toute

évidence, certaines personnes voyagent beaucoup plus que d’autres;

Activité optionelle : En fonction des délais, vous pouvez identifier les types de passagers qui

voyagent le plus fréquemment, ainsi que les activités liées à l'industrie aéronautique. Si ces


10

questions ne peuvent pas être abordées, cela peut faire l'objet d'un devoir à la maison (enquête), ou

peut être utilisé comme un possible début de leçon numéro 2.

Diapositive 12 Veuillez noter que ce film est une adaptation du travail accompli par le Massachusetts Institute of

Technology (MIT), une des plus prestigieuses universités des Etats-Unis.

Regardez la vidéo complète (3:32). Vous pouvez remarquer que le mot « Airplane » est utilisé dans la

vidéo (anglais américain) et pas « Aéroplane » (anglais britannique)

W = mg. (Poids = masse x accélération gravitationnelle) A partir de cette formule de Physique, on

peut demander à des élèves plus âgés s’ils reconnaissent cette formule, qui est une variante de la

2ème Loi de Newton.

La 3ème Loi de Newton (“Pour chaque action, il existe une réaction égale et opposée“) pourrait se

manifester simplement par un poids, posé sur une table : le poids repose clairement sur la table –

mais la table repousse le poids vers le haut dans la direction opposée avec la même force, atteignant

ainsi une situation d'équilibre. Si les enfants ne comprennent pas, appelez l'un d'entre eux et faites-

lui faire semblant d'être la table en maintenant le poids avec le bras tendu.

Si vous avez le temps, le lâcher à travers la salle d’un ballon gonflé est un moyen simple et facile

d’illustrer cette loi (l'air, sous la pression, se précipite à l’extérieur dans un seul sens et par

conséquent le ballon est repoussé dans le sens opposé) - C'est exactement le même principe qui

régit le fonctionnement d'un turboréacteur (les moteurs feront l'objet d'un autre tutoriel)

Diapositive 13 Partie 3 – Résumé et conclusions Ce transparent est conçu comme un simple résumé des points clés de la science décrite pendant le tutoriel,

et un récapitulatif conduisant à

Extension possible : plus approprié pour les élèves plus âgés ou pour une classe

scientifique. Demandez aux élèves d'écrire leur propre résumé sur « ce qui maintient

les avions dans les airs » sans qu'ils oublient de mentionner la science qui se cache

derrière ce phénomène.

Diapositive 14 Dernière Vidéo - prise lors du meeting aérien de Farnborough en 2012, le plus grand salon

aéronautique de Grande-Bretagne.

L’avion sert à transporter toutes sortes de choses, pas seulement des passagers. Le transport de fret

et les applications militaires sont aussi très importants.

L'hélicoptère est très différent d'un aéronef, bien que ses pales assurent la poussée vers le haut de la

même manière que les ailes d’un avion. Les hélicoptères feront l'objet d'un autre tutoriel.


12

Matériel supplémentaire

Dans ou hors de la classe

Mots croisés: Les deux grilles présentées ci-dessous peuvent être utilisées à deux niveaux de complexité : avec les mots

clés répertoriés comme indices, ou pas. Ces grilles peuvent servir en complément du tutorat ou du travail à

faire à la maison. Tous les termes ont été utilisés au cours de la présentation PowerPoint. Les grilles de

recherches de mots sont présentées dans un format facile à utiliser (Pas de droits d'auteur dans un contexte

d’utilisation à des fins pédagogiques).

Grille de recherche No 1 : Grille assez facile, même sans les indices. Tous les mots sont disposés à

l'horizontale ou la verticale.

Grille de recherche No 2 : Avec la liste de mots, la grille est un peu plus difficile ; et sans indices, cela

peut être assez compliqué. Certains mots sont écrits en diagonale de gauche à droite et d'autres, de droite à

gauche.

Un certain nombre d'activités qui pourraient être entreprises hors de la classe ont déjà été indiquées. Elles

pourraient aussi être réalisées à la fin du tutoriel. Ces différentes activités sont :

Après la discussion à bâtons rompus (transparent 4):

• Possibilité d'extension (i): trouver ou faire des dessins de tous les types de vols

habités et créer un montage pour un affichage en classe. Extension possible (ii):

utiliser un dessin ou une photo (photos de toutes les réalisations, de quelques-unes ou

peut-être d’une seule) de ces nombreux exemples de vols habités et participez à un

des concours du projet FLY HIGHER. Pour plus d'informations, veuillez consulter

http://www.flyhigher.eu

Après la vidéo des frères Wright et de leur premier vol (transparent 7)

Extension possible : (i) Les étudiants peuvent faire une petite recherche sur les frères Wright. Qui

étaient-ils, d'où venaient-ils, et leurs nombreuses expériences avant de réaliser leur premier vol

(ii) construire un modèle ou les modèles d’aéronefs des frères Wright en suivant les instructions

sur internet, disponibles sur http://wright.nasa.gov/ROGER/models.htm (Ceci, évidemment, est

plus conséquent et représente un projet en soi).


http://wright.nasa.gov/ROGER/models.htm

Après les caractéristiques de l'Airbus A380 (transparent 9)

Extension possible : les élèves peuvent choisir un avion qu’ils connaissent ou sur lequel

ils ont voyagé (mais pas l'Airbus A380, bien sûr) pour recueillir des données à son

sujet, et rédiger un document sur ses caractéristiques les plus significatives. On peut

construire le même document sur le Dreamliner 787 de Boeing. Comme alternative, il

est possible de demander la rédaction d’un comparatif entre le « Dreamliner » de

Boeing et l’Airbus A350. (Les deux avions ont été récemment inaugurés et de

nombreuses innovations sont mises en avant dans leur fabrication.

Après la discussion autour de qui voyage en avion et qui travaille dans l'industrie aéronautique (transparent 11)

Extension possible : les étudiants peuvent identifier (ou préparer pour une discussion

de classe future) les types de personnes qui utilisent le plus le transport aérien, et

quels sont les emplois dans l'industrie aéronautique qui permettent aux avions de

voler tous les jours.

Après le débat sur la science et la vidéo qui montre comment voler et l'aperçu final (diapositives 12/13)

Extension possible : plus approprié pour les élèves plus âgés ou pour une classe

scientifique. Demandez aux élèves d'écrire leur propre résumé sur « ce qui maintient

les avions dans les airs » sans qu'ils oublient de mentionner la science qui se cache

derrière ce phénomène.


14

AERONAUTIQUE GRILLE DE MOTS 1a

Peux-tu retrouver les DIX termes aéronautiques cachés dans cette grille ? Les mots sont :

Airbus

Ballon

Boeing

Concorde

Avion

Gravité

Air

Poid

Vol

Ailes

Peux-tu expliquer la signification de chacun des mots que tu as trouvés ?

A E T R A B R I L A I

V B A L L O N S A P L

A V I O N E A W V O L

I G R A V I T E F I E

L E B C O N C O R D E

E T U B L G O I D R A

S A S B A I R E M I s

AERONAUTIQUE GRILLE DE MOTS 1b

Peux-tu retrouver DIX termes aéronautiques cachés dans cette grille ?


Teacher´s Guide to the “Aircraft in the air: How Humans Fly” tutorial

16

AERONAUTIQUE GRILLE DE MOTS 2a

Peux-tu également trouver les dix-huit mots aéronautiques cachés dans cette grille ? Les mots peuvent être

horizontaux, verticaux et en diagonale dans les deux sens.

Air

Airbus

Ballon

Boeing

Concorde

Chasse

Moteur

Gravité

Avion

Turbine

Jet

Kittyhawk

Pilote

Supersonique

Ailes

Hotesse

Aérien

Poid


T M B I E P A L P E G A

R O I A V I O N O N I E

E T A I L E S I I G U R

S E J I L L E D R O I

S U P E R S O N I Q U E

A R I S T B E N B I E N

H A S S E T U R B I N E

C R T H O T E S S E I Q

H E O L E D R O C N O C

A K I T T Y H A W K R R

T P G R A V I T E B I A

AERONAUTIQUE GRILLE DE MOTS 2b

Peux-tu trouver dix-huit mots aéronautiques cachés dans cette grille ?

Les mots peuvent être horizontaux, verticaux et en diagonale dans les deux sens.


T M B I E P A L P E G A

R O I A V I O N O N I E

E T A I L E S I I G U R

S E J I L L E D R O I


A R I S T B E N B I E N

H A S S E T U R B I N E

C R T H O T E S S E I Q

H E O L E D R O C N O C

A K I T T Y H A W K R R

T P G R A V I T E B I A

Teacher´s Guide to the “Aircraft in the air: How Humans Fly” tutorial

18

Réponses Grille No 1

Grille No 2

B

B A L L O N P

A V I O N E V O L

I G R A V I T E I

L B C O N C O R D E

E U G

S S A I R

M B P P G A

O A V I O N O N E

E T A I L E S I I R

S E J I L E D I


A R T B E N N

H T U R B I N E

C H O T E S S E

L E D R O C N O C

K I T T Y H A W K

P G R A V I T E

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