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Sommaire / Proposition de séquences / Cycle 2 / Découverte du monde des objets







LES BATEAUX
La propulsion

mardi 15 juin 2010


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Après avoir travaillé sur la flottabilité des matériaux, sur le rôle de la forme dans la flottabilité, on peut fabriquer des bateaux en s'intéressant au problème de la propulsion.

A. OBJECTIFS


-  faire des recherches sur les modes de propulsion des bateaux
-  fabriquer à partir d'une fiche de fabrication
-  concevoir une partie d'un objet
-  utiliser des outils de mesure
-  étudier des paramètres influençant une fonction.

B. MATERIEL


-  fiche de fabrication réalisée par le maître
-  barquettes de polystyrène
-  élastiques
-  baguettes de bois de 0,5 cm de diamètre et 20 cm de longueur
-  papier de couleur
-  scotch
-  ficelle fine
-  aiguilles
-  bassines.

C. PLAN DE LA SEQUENCE

1. Bateau à voile

ProblèmeComment fixer le mât sur la coque ? Comment fixer la voile sur le mât ?
Premiers essais de conceptionFixation du mât sur la coque
ObservationDifférentes solutions techniques trouvées
Deuxième rechercheComment fixer la voile sur le mât ?
Mise en commun et fabricationTest et validation

2. Bateau à moteur à élastique

Mise en situationLecture de la fiche de fabrication
Recherche collectiveUn système de propulsion
Essais de fabricationFabrication et discussions sur la méthode
Mise en communRegard sur les réalisations
TestValidation
ConclusionRôle de la taille des pales et du nombre de tours de torsion de l'élastique.

D. DEROULEMENT

Situation de départ

Les enfants ayant fabriqué un bateau, se pose le problème de comment le faire avancer. On cherche, dans ce qui est connu et à travers des recherches documentaires, quels sont les moyens de propulsion utilisés pour les vrais bateaux ou les bateaux-jouets : la voile, le moteur.

Une première recherche porte sur les bateaux à voile.

Problème

Comment fixer le mât sur la coque du bateau ? Comment fixer la voile sur le mât ?

Premiers essais de conception : fixation du mât sur la coque

De manière à garder leur bateau en bon état, les élèves font des essais divers sur des morceaux de chute de polystyrène :
-  piquer la baguette directement dans le polystyrène
-  piquer la baguette dans un bouchon collé sur la coque
-  piquer la baguette dans un morceau de pâte à modeler "collé" sur la coque.

Fixation du mât avec un bouchon plastique - 22.3 ko
Fixation du mât avec un bouchon plastique

Fixation du mât avec de la pâte à modeler - 21.3 ko
Fixation du mât avec de la pâte à modeler

Observations

Une mise en commun des solutions trouvées met en évidence la nécessité d'une liaison fixe et solide. La solution du bouchon est retenue, en utilisant pour le coller sur la coque une colle spéciale pour le polystyrène.

Deuxième recherche : comment fixer la voile sur le mât ?

De nouveau sur des chutes de matériaux, les élèves essaient de fixer la voile sur le mât. Des solutions apparaissent :
-  fixer avec du scotch
-  coudre le papier avec un fil métallique.

Fixation de la voile avec du scotch - 24.6 ko
Fixation de la voile avec du scotch

Fixation de la voile avec du fil métallique - 23 ko
Fixation de la voile avec du fil métallique

Mise en commun

Les deux solutions sont retenues comme possibles, mais on constate que la voile se met dans le sens du vent. Les élèves trouvent rapidement qu'il faut la fixer avec une ficelle à l'arrière du bateau, de manière à avoir une bonne prise au vent.

Fabrication

Les élèves se lancent dans la fabrication en utilisant leur coque de bateau. Il s'agit ensuite de tester dans le vent, soit en soufflant, soit avec un ventilateur. La fabrication est réussie si le mât tient bien.


Un deuxième fabrication porte sur un moteur à élastique

Mise en situation

Le maître propose la fabrication d'un bateau avec un matériau flottant (plaquette de polystyrène ou de Styrodur) en suivant les indications d'une fiche de fabrication. Le système de propulsion ne sera pas détaillé dans la fiche, afin de devenir l'objet de recherche de la séance.

Première phase individuelle

Les enfants lisent la fiche de fabrication et analysent en terme de matériaux, outils et actions nécessaires à la fabrication. Chacun réalise la coque telle qu'elle est proposée.

Problème : recherche d'un système de propulsion

Par groupe, les élèves cherchent ensuite un système de propulsion correspondant aux contraintes locales : essai à l'intérieur de la classe (pas de vent), contact avec l'eau (pas d'électricité).

Les rames et les roues à aubes sont envisagées oralement. Ce dernier système, présentant l'avantage d'être autonome et continu durant un certain laps de temps, est choisi. L'enseignant fait réfléchir sur la constitution de ce système de "moteur". Il fait émerger en particulier la notion d'axe de rotation, de pales. Le nombre et la dimension de ces différents éléments sont évoqués.

Essais de fabrication

Par groupe, les enfants sont invités à construire ce système de propulsion pour leur bateau. Ils réfléchissent ensemble aux différents paramètres évoqués. Ils déterminent également une méthodologie de fabrication.

Bateau et aubes découpées - 24.6 ko
Bateau et aubes découpées

Mise en commun

Les différents groupes présentent leur "moteur", ainsi que la méthodologie employée. L'enseignant établit, à postériori, une gamme simplifiée de fabrication émanant de l'ensemble des remarques.

EtapesActionParticularité
1MesurerDimensions intérieures de la coque
2DécouperUtilisation d'un gabarit
3DécouperLa fente nécessaire à l'imbrication
4AssemblerEmboîter les deux pales et fixer l'élastique

Bateau et roue à aubes - 24.5 ko
Bateau et roue à aubes

Tests de fonctionnement

Les tests de fonctionnement des différents bateaux permettent de mettre en évidence l'influence des différents paramètres (dimensions des pales, sens et nombre de tours de torsion de l'élastique) sur le déplacement du bateau (vitesse et sens de déplacement).

Conclusions

Des conclusions relatives à l'influence du nombre et de la dimension des pales, au rôle joué par l'élastique sont précisées et notées à partir des résultats. D'autres objets (bateaux ou jouets) utilisant ce mode de propulsion sont évoqués par les élèves.

Le Murray Princess - 30.4 ko
Le Murray Princess

Prolongements

-  Reconstituer, à partir d'images, l'ordre séquentiel de la fabrication
-  Inventorier les systèmes de propulsion
-  Mener des investigations relatives à l'énergie des moulins à eau.