Technologie CM

Les engrenages

I. Première consigne: Classez ces objets en deux groupes

Classement attendu : un groupe d’objets sans mécanisme et un groupe avec mécanisme

Exemples d’objets : colle en stick, boîte avec charnière, stylo à ressort, cuillère à glace, stylo gomme, essoreuse, fouet mécanique. // colle en pot, boîte sans mécanisme, crayon, cuillère, gomme, panier à salade, fouet à main.

• Travail par groupes de 3, sur feuille A4 : les élèves doivent indiquer leur critère de classement (chaque groupe peut proposer plusieurs façons de classer les objets).

Si les deux groupes attendus ne sont pas proposés par les élèves, on indique aux élèves que d’après notre critère de classement, nous ne mettrions pas ensemble la cuillère et la cuillère à glace. Ils doivent alors trouver notre critère et continuer le classement des autres objets.

• Chaque groupe est invité à présenter sa ou ses proposition(s) : feuille aimantée au tableau et lue par un élève du groupe. Au fur et à mesure que les groupes viennent afficher, ils doivent repérer la similitude entre leur(s) proposition(s) et celles déjà affichées de façon à placer dans une même colonne les classements utilisant le même critère.

• Après avoir validé l’ensemble des classements, l’enseignant(e) attire l’attention des élèves sur les deux groupes attendus et fait reformuler le critère de classement.

Les feuilles de chaque groupe seront photocopiées en trois exemplaires de façon à ce que chaque membre des groupes puisse ranger son document dans son " cahier d’expérience ".

Objectif de connaissance : Pour faire un mouvement, certains objets possèdent des pièces spécifiques : ce sont des mécanismes.

II. Deuxième consigne : Groupez les objets qui ont des pièces mécaniques qui se ressemblent.

• Travail par groupes de 3, sur feuille A4 : les élèves doivent expliquer leur critère de classement par des mots ou des dessins (sans dessiner les objets mais uniquement le mécanisme).

• Affichage des productions, analyse et validation collective.

L’enseignant(e) attire l’attention des élèves sur le groupe d’objets avec engrenages et explique que c’est à ce type de mécanisme que l’on va s’intéresser.

Objectif de connaissance : Certains objets présentent des roues dentées : ce sont des mécanismes à engrenage.

III. Montages : document " Les principes des engrenages " cf annexe : par groupes de 3

• A chaque étape, les élèves réalisent le montage, le représentent par le dessin et répondent à la question posée.

Indiquer les légendes " roue d’entrée " et " roue de sortie " sur les schémas de montage, ainsi qu’une flèche précisant le sens de rotation de la roue d’entrée.

• Montage p1 : " Dans quel sens tourne la roue de sortie et à quelle vitesse ? "

Après une première représentation des élèves, donnez les conventions de représentation d’une roue dentée vue de dessus (avec son axe) et demandez un réinvestissement de code dans les productions ultérieures.

Objectif de connaissance : Deux roues que se touchent tournent en sens inverse. Deux roues de même diamètre, que se touchent, tournent à la même vitesse.

• Montage p2 : " Imagine ce qui se passe quand tu tournes la roue d’entrée (la grande sur le schéma). Pendant que la roue d’entrée fait un tour, combien de tours fait la roue de sortie ? "

Mise en évidence des deux procédés permettant de calculer le rapport de vitesse : on trace un repère sur les deux roues et on compte le nombre de tours fait par la roue de sortie pendant que la roue d’entrée en fait un // on divise le nombre de dents de la roue d’entrée par le nombre de dents de la roue de sortie.

Ici, la roue de sortie va 5 fois plus vite que la roue d’entrée.

Objectif de connaissance : Quand une grande roue entraîne une petite roue, la vitesse est augmentée : il y a surmultiplication.

• Montage p3 : " Imagine ce qui se passe quand tu tournes la roue d’entrée (la petite sur le schéma). Pendant que la roue d’entrée fait un tour, combien de tours fait la roue de sortie ? "

Ici, la roue de sortie va 5 fois moins vite que la roue d’entrée.

Objectif de connaissance : Quand une petite roue entraîne une grande roue, la vitesse est diminuée : il y a démultiplication.

• Montage p4 : " Qu’observes-tu sur le sens de rotation et la vitesse de la roue de sortie ? "

Objectif de connaissance : Pour garder le même sens de rotation entre la roue d’entrée et la roue de sortie, il faut intercaler une roue entre les deux : c’est un pignon tourne-fou. Deux roues de même diamètre séparées par un pignon tourne-fou tournent à la même vitesse.

• Montage p5 : " Qu’y a t-il de différents par rapport aux autres montages ? "

Objectif de connaissance : Pour changer la direction du mouvement de rotation, on utilise des axes perpendiculaires et une couronne dentée.

• Montage p6 : " Calcule la vitesse de la roue de sortie par rapport à la roue d’entrée. "

Objectif de connaissance : Deux roues disposées sur un même axe tournent dans le même sens et à la même vitesse. Un train d’engrenage permet de démultiplier ou de surmultiplier beaucoup plus la vitesse de rotation de la roue de sortie.

IV. Etude d'un objet: la voiture à friction

Matériel: une voiture à friction, une feuille blanche format A3 séparée en 4 parties et un tournevis par groupe de 3 élèves.

Consigne 1: Après un temps de jeu libre avec l'objet, leur demander d'expliquer, sur la première partie de l'affiche, la mise en marche de la voiture.

Mise en commun et discussion sur les différentes productions.

Compétence: Etre capable d'expliquer la mise en marche d'un objet technique (Il faut frotter la voiture sur le sol, la soulever et la reposer. Elle avance toute seule grâce à un mécanisme interne).

Consigne 2: "Sur votre cahier d'expériences, imaginez ce qu'il y a à l'intérieur de la voiture et représentez-le. Puis, déterminez entre vous ce que vous représenterez sur la deuxième partie de votre affiche ."

Mise en commun et discussion sur les différentes productions (rappel du respect des conventions de représentations vues au cours des séances précédentes).

Compétence: Etre capable de représenter le mécanisme interne d'un objet technique tel qu'on se l'imagine.

Consigne 3: "Après avoir démonté la voiture, dessinez, sur la troisième partie de l'affiche, le mécanisme que vous observerez."

Les élèves sont invités à réinvestir les conventions de représentation vues précédemment.

Mise en commun: chaque groupe explique aux autres le fonctionnement du mécanisme.

Compétences attendues: Etre capable de représenter un mécanisme tel qu'on le voit.

Objectif de connaissance: Il y a un train d'engrenage fixé sur l'axe des roues arrières, qui permet la surmultiplication de la vitesse. Le volant d'inertie joue le rôle d'un réservoir d'énergie et permet donc le prolongement du mouvement de la voiture.

V. Décomposition fonctionnelle d'un mouvement par un jeu d'étiquettes

Présentation d'un nouvel objet: le batteur à oeuf

Utilisation libre par les élèves et représentation collective du fonctionnement de l'objet par un jeu d'étiquettes.

Présentation des trois étiquettes suivantes:

Pour mettre un objet en mouvement, il faut une action initiale: expliquez-la dans l'étiquette "entrée".

Dans l'étiquette "objet", vous nommerez l'objet mis en mouvement.

Dans l'étiquette "sortie", vous expliquerez le mouvement obtenu.

Objectif de connaissance à construire avec les enfants:

Consigne 4: Nous allons décomposer les différentes pièces du batteur à œuf et voir leurs différentes fonctions. Vous disposez d'étiquettes de deux couleurs différentes. Sur les premières, vous indiquerez le nom des différentes pièces et sur les autres leurs fonctions respectives.

Objectif de connaissance:

Consigne 5: En utilisant le même système d'étiquettes, décomposez les différentes pièces de la voiture et leurs fonctions.

Objectif de connaissance:

annexe

VI. La transformation du mouvement