Page d'accueil | Page précédente

Sommaire / Concours et formation / Concours de Recrutement des Professeurs des Ecoles / Ancien concours / 4 - Sujets








Technologie : un sujet d'entraînement au CERPE (transformation et transmission de mouvements)

dimanche 7 janvier 2007


DANS LA MEME RUBRIQUE :
Correction sujet blanc 2009 
Sujet technologie mineure (transmission de mouvements) 
Technologie : entraînement au CERPE (mécanismes, vélo) 

THEMES ABORDES :

Cycle 3

Engrenage

Technologie

Ce sujet a pour objectif de s'entraîner à répondre à des questions susceptibles d'être posées dans le cadre du CERPE à propos de la Technologie.

Sa forme et ses questions sont conçues pour s'articuler avec des apports théoriques et des réflexions didactiques développés en cours.

Les schémas, non présents dans cet article, donnent lieu à un travail de réflexion en cours.

Points abordés :
. notions de fonction, de transmission et de transformation de mouvement, de transformation d'énergie, de levier, de liaison mécanique, de démultiplication, de famille et de lignée d'objets ;
. démarche d'investigation mettant en oeuvre une observation, une expérimentation, une modélisation ou une recherche documentaire ;
. croisements disciplinaires avec l'histoire et l'apprentissage de la langue.

Consulter le sujet sur cette page ou télécharger le document Sujet d'entraînement techno 2007.pdf ci-dessous.

Attention ce fichier est lourd et il est conseillé d'utiliser une connexion ADSL.

Entraînez-vous à répondre aux questions et consultez les réponses attendues.


Technologie - Un sujet d'entraînement au CERPE 2007

-  Partie thérorique (chaque question sur 1 point, soit un total de 6 points)

  1. Dans le cadre de l'analyse fonctionnelle d'un produit technique, différenciez fonction principale de l'objet et fonction d'estime.
  2. Citez 2 principes mécaniques qui assurent une transmission de mouvement sans le transformer et 2 autres principes qui transmettent et transforment un mouvement ; un schéma simple accompagnera chacune de vos réponse.
  3. Citez 4 dispositifs techniques permettant de transformer une énergie en une autre énergie ; un schéma simple accompagnera chacune de vos réponses.
  4. Donnez le nom de 4 balances utilisant le principe de levier. Expliquez ce qui différencie les balances à bras de fléau égaux avec les balances à bras de fléau inégaux.
  5. Expliquer ce qu'est une liason encastrement. Donner un exemple d'une liaison encastrement démontable, d'une liaison encastrement indémontable et d'une liaison encastrement semi-démontable.
  6. Dans le cadre du fonctionnement des engrenages, qu'appelle-t-on système démultiplicateur ?

-  Partie Pédagogique (partie sur 8 points)

  1. Observer les 4 documents joints. Quels sont les contenus technologiques abordés par chacun d'eux ? (2 points)
  2. En vous référant à ces documents, proposez une démarche d'investigation en technologie qui s'appuie sur une observation (1 point).
  3. En vous référant à ces documents, proposez une démarche d'investigation en technologie qui s'appuie sur une expérimentation (1 point).
  4. En vous référant à ces documents, proposez une démarche d'investigation en technologie qui s'appuie sur une modélisation (1 point).
  5. En vous référant à ces documents, proposez une démarche d'investigation en technologie qui s'appuie sur une recherche documentaire (1 point).
  6. Les 4 documents joints suggèrent des croisements entre la technologie et d'autres disciplines. Relevez et explicitez deux de ces rencontres possibles : pour chacun de ces deux cas, vous préciserez la discipline associée à la technologie et vous décrirez succinctement l'activité pluridisciplinaire à laquelle vous pensez (2 points).





Réponses attendues pour la partie thérorique

1- Dans le cadre de l'analyse fonctionnelle d'un produit technique, différenciez fonction principale de l'objet et fonction d'estime.

Un produit technique est conçu pour répondre à un besoin. Un pull permet de se protéger du froid, un véhicule permet de déplacer des personnes ou des objets, avec un téléphone portable je peux communiquer sans être dépendant du réseau filaire domestique. C'est le rôle principal que joue chacun de ces objets dans un usage déterminé qui définit sa fonction principale ou fonction d'usage, c'est ce à quoi il sert.

Mais la fonction d'usage n'est pas le seul élément qui détermine l'achat d'un objet, il ne suffit pas qu'il soit fonctionnel, d'autres critères interviennent. Par exemple, lorsque j'achète un pull, une voiture ou un téléphone portable, je peux être séduit par une marque, une forme, une couleur, des performances techniques ou encore une matière. C'est ce que l'on appelle la fonction d'estime. Elle est liée au goût de chacun et relève du registre symbolique.

Ainsi la fonction principale ou fonction d'usage d'un objet concerne l'action qu'il me permet d'accomplir, tandis que la fonction d'estime concerne l'appréciation symbolique que je lui porte.

2- Citez 2 principes mécaniques qui assurent une transmission de mouvement sans le transformer et 2 autres principes qui transmettent et transforment un mouvement ; un schéma simple accompagnera chacune de vos réponse.

Lorsqu'un système mécanique transmet un mouvement sans le transformer, cela veut dire que la nature du mouvement d'entrée et la nature du mouvement de sortie sont similaires. Par exemple, dans les systèmes des roues dentées, les mouvements d'entrée et de sortie restent des mouvements de rotation. De même, avec le système qui utilise des poulies et une courroie, la nature du mouvement est conservée.

Engrenages - 53.5 ko
Engrenages

Système poulie courroie - 68.9 ko
Système poulie courroie

Par contre, certains systèmes transmettent le mouvement en le transformant. Cela veut dire que la nature du mouvement d'entrée diffère de la nature du mouvement de sortie. Communément, les deux mouvements que l'on rencontre sont des mouvements de translation et des mouvements de rotation. Si le système produit la modification de l'un en l'autre, on dit qu'il y transmission et transformation de mouvement. C'est le cas du système vis ecrou ou encore des systèmes qui utilisent des cames.

le système vis écrou d'un serre joint - 55.2 ko
le système vis écrou d'un serre joint

Une came (la pièce grise) - 62.3 ko
Une came (la pièce grise)

Détail de la came représentée ci-dessus - 59.8 ko
Détail de la came représentée ci-dessus

3- Citez 4 dispositifs techniques permettant de transformer une énergie en une autre énergie ; un schéma simple accompagnera chacune de vos réponses.

Attention, le moulin à vent ou le moulin a eau qui captent une énergie mécanique sous forme cinétique ne sont pas de bonnes réponses : il n'y a pas transformation mais seulement transmission d'énergie mécanique dans ces deux cas.

De multiples machines ont existé ou sont présentes dans l'industrie mais aussi dans notre environnement proche qui assurent des transformations d'énergie :

L'éolienne transforme une énergie mécanique sous forme cinétique (le vent) en énergie électrique.

Le capteur solaire absorbe le rayonnement solaire et le transforme en énergie thermique.

Le moteur à combustion interne (voiture) assure la transformation d'une énergie chimique en énergie thermique, et la transformation de l'énergie thermique en énergie mécanique.

La pile transforme une énergie chimique en énergie électrique.

4- Donnez le nom de 4 balances utilisant le principe de levier. Expliquez ce qui différencie les balances à bras de fléau égaux avec les balances à bras de fléau inégaux.

Différentes balances utilisent le principe de levier : la balance de Roberval, la balance à plateaux suspendus, la balance romaine ou encore certains pèse-lettres.

Balance de Roberval - 59.9 ko
Balance de Roberval

Balance à plateaux suspendus - 55.9 ko
Balance à plateaux suspendus

Balance romaine - 54.6 ko
Balance romaine

Pèse lettre - 55.7 ko
Pèse lettre

Toutes ces balances utilisent le principe de levier. Celui-ci prend le nom de fléau : c'est une pièce rigide en équilibre sur lequel sont fixés les plateaux ou les crochets dans le cas de la balance romaine. Mais on distingue des balances pour lesquelles la distance entre le point d'équilibre et les masses ne varie pas (balance Roberval et à plateaux), et des balances pour lesquelles cette distance varie (balance romaine). On dit des premières qu'il s'agit de balances à bras de fléau (levier) égaux et de la seconde qu'il s'agit de balance à bras de fléau (ou levier) inégaux.

Attention, le peson utilise un autre principe technique, le ressort. Il ne mesure pas des masses mais des forces. Il entre dans la catégorie des dynamomètres et non des balances.

Peson - 48.6 ko
Peson

5- Expliquer ce qu'est une liaison encastrement. Donner un exemple d'une liaison encastrement démontable, d'une liaison encastrement indémontable et d'une liaison encastrement semi-démontable.

Une liaison encastrement fixe deux pièces entre elles : aucune des deux ne peut bouger par rapport à l'autre. Par exemple, le fait de coller ou d'agrapher deux morceaux de papier, ou encore le fait de clouer deux planches revient à empêcher tout mouvement d'une partie par rapport à l'autre. On dit que les deux pièces n'ont aucun degré de liberté.

Mais cette liaison peut être assurée par divers procédés. Certains la rendent démontable, et dans ce cas la liaison est supprimée par par dissociation de l'élément d'assemblage sans altération des pièces. C'est le cas du vissage ou du goupillage.

D'autres procédés rendent cette liaison indémontable, au quel cas la suppression de la liaison entraîne une altération des élements assemblés. C'est le cas du collage ou du soudage.

Enfin, une dernière série de procédés entre dans la catégorie des liaisons mixtes semi démontables : il est possible de supprimer la liaison en détruisant l'élément de liaison sans altérer les éléments assemblés. C'est le cas de la couture, de l'agraphage, du clouage, du rivetage.

6- Dans le cadre du fonctionnement des engrenages, qu'appelle-t-on système démultiplicateur ?

Dans le cadre du fonctionnement des engrenages, on appelle système démultiplicateur tout dispositif utilisant des roues dentées dont le fonctionnement entraîne une diminution de la vitesse de rotation d'entrée. Si, pour un tour de la roue d'entrée, la roue de sortie réalise moins d'un tour, le système est démultiplicateur.


Réponses attendues pour la partie pédagogique

1- Observer les 4 documents joints. Quels sont les contenus technologiques abordés par chacun d'eux ? (2 points)

Document 1

- Connaissance de l'usage d'un vélo
- Capacité à lire et comprendre un schéma technique
- Notions de vitesse, chaîne, plateau, pignon, rapport, mouvement circulaire, transmission
- Connaissance du fonctionnement du système de changement de vitesse du vélo
- Connaissances des principes élémentaires du fonctionnement des systèmes de transmission de mouvement par roues dentées et par poulies et courroies (sens de rotation, système démultiplicateur et surmultiplicateur).

Document 2

- Connaissance de l'usage d'un vélo
- Capacité à lire et comprendre un schéma technique
- Connaissances des pièces essentielles du vélo

Document 3

- Connaissance de l'usage de l'essoreuse à salade représentée sur le document
- Capacité à lire et comprendre un schéma technique
- Notions d'entraînement, de mouvement de translation, de va-et-vient, de rotation ; connaissance des notions de roue, de dent de pivot

Document 4

- Connaissance de l'usage d'un vélo
- Notions de lignée et de famille d'objets techniques.

2- En vous référant à ces documents, proposez une démarche d'investigation en technologie qui s'appuie sur une observation (1 point).

Le document auquel on se réfère pour cette proposition est le document 1 où l'on peut voir des élèves observant le fonctionnement du système de vitesse d'un velo retourné.

L'objectif de l'activité proposée est de découvrir la fonction du système de vitesse. Ce qui est visé, c'est de constater qu'agir sur la manette des vitesses provoque le déplacement de la chaîne d'un pignon à l'autre et que ce changement s'accompagne d'un modification de la vitesse de rotation de la roue.

Pour cela, la question suivante est posée aux élèves : à quoi sert, selon vous, le sytème de changement de vitesses d'un vélo ?

Dans un premier temps, les élèves répondent individuellement et par écrit (textes et schémas) sur un document. Il s'agit de mobiliser les élèves sur la question et il s'agit de produire une trace qui permettra à l'enseignant de recueillir des informations au sujet des connaissances des élèves. Ce recueil facilitera également l'évaluation des connaissances acquises au terme de l'investigation.

Dans un deuxième temps, une mise en commun permet de relever un faisceau d'hypothèses dont on ne retiendra que celles qui relèvent ce qui est attendu.

Ensuite, munis de ces hypothèses, les élèves vont observer le fonctionnement d'un vélo retourné. Ils produisent un compte rendu.

Une nouvelle mise en commun permet cette fois de valider ou d'invalider les hypothèses émises précédemment.

Enfin, une synthèse permet de conclure et de pointer les connaisances dégagées de l'observation. Ces éléments constitue la leçon de l'investigation.

Une évaluation clôt l'activité.

3- En vous référant à ces documents, proposez une démarche d'investigation en technologie qui s'appuie sur une expérimentation (1 point).

Le document auquel on se réfère est le document 1 où l'on voit des schémas montrant diverses manipulations à l'aide d'engrenages et de poulies.

L'objectif de l'activité proposée est de découvrir les principes de démultiplication et de surmultiplication. Ce qui est visé, c'est de constater que la taille et la place des roues dentées influent sur la vitesse de sortie.

Dans un premier temps, on demande aux élèves de se familiariser avec un matériel pédagogique comprenant des roues dentées. Il s'agit de repérer les différentes pièces et les opérations d'assemblage. Les élèves produisent des fabrications libres.

Dans un deuxième temps, on demande aux élèves de fabriquer une machine dans laquelle des roues dentées s'entraînent les unes les autres. Les élèves présentent leur production et commentent leur fonctionnement :

L'étude d'une transmission de mouvement - 140.5 ko

On pose ensuite deux problèmes aux élèves : comment pourriez vous faire pour que la vitesse de certaines roues soit augmentée ? Comment pourriez-vous faire pour que la vitesse de certaines roues soit diminuée ? Quelles sont vos hypothèses et quelles expériences pourriez-vous faire pour les tester ?

Les élèves répondent individuellement et par écrit (textes et schémas) sur un document. Il s'agit de mobiliser les élèves sur la question et il s'agit de produire une trace qui permettra à l'enseignant de recueillir des informations au sujet des connaissances des élèves. Ce recueil facilitera également l'évaluation des connaissances acquises au terme de l'investigation.

La mise en commun permet de relever les hypothèses et les tests que l'on peut mener pour les vérifier.

Les élèves utilisent le matériel pédagogique pour mener leur expériences et font un compte rendu.

Une nouvelle mise en commun permet de valider ou d'invalider les hypothèses émises précédemment.

Enfin, une synthèse permet de conclure et de pointer les connaissances dégagées par les expériences pour définir la leçon de l'investigation.

Une évaluation clôt l'activité

4- En vous référant à ces documents, proposez une démarche d'investigation en technologie qui s'appuie sur une modélisation (1 point).

Note : en technologie, modéliser consiste généralement à réaliser une maquette permettant de mettre en oeuvre un principe technique. Il ne faut pas confondre cette activité avec la démarche de fabrication à partir d'un plan, d'une notice ou d'une recette.
Dans ce dernier cas, il ne s'agit pas d'une démarche d'investigation puisque les documents utilisés sont prescriptifs : ils imposent les modalités de fabrication et le résultat obtenu.
Cette démarche de fabrication est très importante par ailleurs, en particulier pour réaliser des objets, pour l'acquisition de gestes techniques, pour découvrir des matériaux, pour apprendre à lire un document ou pour apprendre à fabriquer des choses que ne pourraient pas découvrir des élèves ou des adultes.
Par exemple, fabriquer une maison passe nécessairement par l'usage de documents prescriptifs, des plans codés à l'aide de normes, qui permettent aux maçons, aux électriciens... de savoir ce qu'ils ont à faire.
Dans le cadre de la classe, il est fréquent de proposer aux élèves la réalisation d'objets à partir de ce principe.

Le document auquel on se réfère est le document 1 où l'on voit des schémas montrant diverses montages à l'aide d'engrenages et de poulies.

L'objectif de l'activité proposée est de modéliser le fonctionnement du système chaîne/plateau/pignons du vélo.

Ce qui est visé, c'est de comprendre comment les différents éléments se positionnent et c'est de découvir la nécessité de mettre en place un dispositif déplaçant la chaîne d'un pignon à l'autre (le dérailleur) :

La maquette du système chaîne et pignon d'une bicyclette - 108.7 ko

Dans un premier temps, on demande aux élèves de se familiariser avec un matériel pédagogique comprenant des roues dentées et des chaînes. Il s'agit de repérer les différentes pièces et les opérations d'assemblage. Les élèves produisent des fabrications libres.

Dans un deuxième temps, on demande aux élèves de fabriquer une machine dans laquelle une roues dentée entraîne une autre roue dentée à l'aide d'une chaîne. Les élèves présentent leur production et commentent leur fonctionnement.

On pose ensuite le problème suivant aux élèves : avec le matériel que vous venez d'utiliser, vous devez fabriquer une maquette qui explique comment fonctionne le système des roues dentées et de la chaîne d'un vélo. Nous disposons d'un vélo que l'on peut observer.

Un travail d'observation s'impose : les élèves repèrent comment le système fonctionne et produisent des comptes-rendus (on peut reprendre ici la démarche d'observation proposée précédemment à la question 2).

Les élèves disposent du matériel nécessaire pour réaliser leur maquette. Ils ont précédemment construit une maquette avec deux roues dentées et une chaîne ; ils disposent d'éléments d'observation qu'ils complètent au besoin.

Lors de la mise en commun les maquettes sont présentées et commentées.

5- En vous référant à ces documents, proposez une démarche d'investigation en technologie qui s'appuie sur une recherche documentaire (1 point).

Le document auquel on se réfère est le document 4 où l'on voit représentés différents objets induisant l'idée d'une histoire du vélo.

L'objectif de l'activité proposée est de découvrir une lignée d'objets témoignant de l'existence de recherches anciennes au sujet d'un moyen de locomotion appelé aujourd'hui vélo.

Ce qui est visé, c'est de permettre aux élèves de construire des repères culturels au sujet de l'histoire des inventions techniques : des objets, des noms d'inventeurs, des époques...

L'enseignant constitue un recueil documentaire rassemblant des données au sujet de l'histoire du vélo.

Il propose aux élèves de préparer une visite au Musée des Arts et Métiers et plus particulièrement la visite de la section transports.

Pour cela, l'enseignant se propose de travailler en quatre temps :
1. les élèves explorent les données à l'aide d'un questionnaire préparé par l'enseignant ;
2. à la suite de la mise en commun l'enseignant recueille des questionnements complémentaires des élèves ;
3. la visite au musée en présence d'un accompagnateur permet de visualiser les objets rassemblés et d'explorer les questions nouvelles ;
4. de retour à l'école, la classe rédige un compte rendu qui rassemblent les réponses obtenues.

Ces éléments constituent la leçon de l'investigation.

Une évaluation clôt l'activité.

6- Les 4 documents joints suggèrent des croisements entre la technologie et d'autres disciplines. Relevez et explicitez deux de ces rencontres possibles : pour chacun de ces deux cas, vous préciserez la discipline associée à la technologie et vous décrirez succinctement l'activité pluridisciplinaire à laquelle vous pensez (2 points).

Plusieurs disciplines croisent la technologie dans ces documents dont l'histoire et le français.

La technologie et l'histoire sont liées dans la mesure ou l'histoire s'appuie sur l'analyse des textes et de tous les documents d'époque disponibles, dont les objets fabriqués par l'homme. Qu'il s'agisse des moyens de transports, de l'habitat, des moyens de se vêtir ou encore de communiquer, une époque se caractérise par une culture et un niveau technique ainsi que des innovations dont les répercussions sociales sont parfois conséquentes.
De son côté, la technologie, comme étude du monde fabriqué par l'homme, ne peut faire l'économie d'un regard historique. Cela dans la mesure où chaque besoin matériel humain, depuis qu'il s'est exprimé, se traduit par la réalisation d'objets fonctionnels y répondant. Ce qui inscrit donc dans l'histoire des lignées de d'innovations techniques pour chacun de nos besoins (se protéger du froid, se déplacer, découper un matériau, conserver une information, communiquer...).
L'activité pluridisciplinaire envisagée consiste en une recherche documentaire au sujet d'une lignée d'innovations techniques associées à un besoin. L'exemple donné par le document 4 illustre ce croisement.

La technologie et l'apprentissage de la langue sont également intimement liés. La consultation de documents, la rédaction d'un compte rendu de recherche, la présentation à la classe d'un résultat ou encore le débat à propos d'un questionnement en cours, mobilisent trois champs de compétences autour desquels s'organisent l'apprentissage de la langue : savoir lire un texte, savoir écrire un texte et s'exprimer orlament.
L'activité pluridisciplinaire envisagée consiste en la publication d'un journal de classe qui rassembleraient des articles exposant les résultats des investigations conduites pour comprendre, par exemple, le fonctionnement du vélo.

Documents liés
  TECHNOLOGIE SUJET D'ENTRAINEMENT 2007
PDF - 2.1 Mo