Page d'accueil | Page précédente

Sommaire / Proposition de séquences / Cycle 3 / Les objets techniques








Architecture 1 - Comment réaliser un pont en papier ?
INVESTIGATION

mardi 22 juin 2010


DANS LA MEME RUBRIQUE :
Architecture 2 - Comment faire tenir le toit de mon garage ? investigation
Architecture 3 - Comment réaliser la maquette d'un édifice en papier ? Investigation
Comment concevoir un prototype de sous marin ? 
Concevoir une balance (en lien avec les leviers) 
Concevoir une girouette (en lien avec l'air et les leviers) 
L'essoreuse à salade Transmission de mouvement de rotation
Le garage de pompiers 
Transmission de mouvement (fabriquer un manège en Lego) 

THEMES ABORDES :

Cycle 3

Matière

modélisation

Technologie

Cette séance fait partie d'une séquence comportant trois phases :

  1. Découvrir le principe de la poutre (cette page)
  2. Découvrir le principe du poteau (voir l'article : Architecture 2 - Comment faire tenir le toit de mon garage ? )
  3. Combiner les deux principes découverts pour réaliser des architectures (voir l'article : Architecture 3 - Comment réaliser la maquette d'un édifice en papier ? ?).



A. Présentation



En lien avec la découverte des propriétés des matériaux, les activités de fabrication de maquettes en papier permettent d'étudier différents problèmes :

-  Comment résiste un matériau selon la forme qu'on lui donne ?
-  Comment rigidifier un matériau pour augmenter sa résistance à des efforts ?
-  Comment obtenir une forme fonctionnelle adaptée à un besoin ?
-  Le principe découvert est-il en usage dans notre environnement proche ?

L'observation de notre environnement montre que l'usage de matériaux fins pliés pour être rigides est très présent autour de nous



B. Objectifs



-  Découvrir que l'on peut augmenter la rigidité d'un matériau fin sans ajout de matière.
-  Prendre conscience des propriétés de certaines formes.
-  Comparer les maquettes réalisées aux pratiques sociales de référence (le design, l'architecture).
-  Associer les questionnements, les méthodologies de recherche, les découvertes de solutions techniques.

Matériel

-  Feuilles de papier (format : 29.7 x 10.5)
-  Une voiture jouet
-  Des exemples d'objets du quotidien utilisant le principe du pli pour augmenter la rigidité : carton ondulé, cornière en métal ou en carton, bouteille d'eau minérale, gobelet en plastique



C. Plan de la séance



La situation de déclenchement : comment pourrait-on faire passer une voiture au-dessus du "ravin" ?

Le problème qui va donner lieu à des recherches : si on utilise du papier pour réaliser un pont permettant de faire passer la voiture, comment rigidifier la feuille de papier pour que la voiture ne tombe pas et puisse rouler (la surface du pont doit être plate) ?

Etapes :

-  Recueil d'informations au sujet des idées spontanées des élèves à partir de la situation de déclenchement.
-  Clarification du problème : le matériau utilisé pour réaliser ce pont est du papier.
-  Vérification des hypothèses.
-  Mise en commun et synthèse pour dégager le principe découvert.
-  Observation d'objets techniques qui utilisent ce principe.



D. Déroulement



Situation de départ

Les enfants sont d'abord invités à répondre à la question : « Comment pourrait-on faire passer la voiture d'une table à l'autre ? »





Recueil d'informations au sujet des idées spontanées des élèves

L'enseignant montre la situation et invite les élèves à échanger verbalement ou à dessiner leurs idées pour résoudre ce problème dans leur cahier de recherche.

Une mise en commun permet de lister différentes idées généralement toutes basées sur l'usage d'objets constitués d'une matière peu déformable et d'une certaine épaisseur(carton, bois, plastique...).

Il s'agit de faire évoluer cette conception initiale des élèves en découvrant le principe selon lequel un matériau fin (dit en feuille : papier, métal, plastique) acquiert une rigidité si on le plie d'une manière adéquate.



Expérimentation

L'enseignant propose une nouvelle question : "Pourriez-vous maintenant à l'aide de cette feuille de papier (format 29.7 x 10.5) trouver une solution pour faire passer la voiture ?



Contraintes :
-  La distance entre les deux tables est de 15 cm.
-  On ne peut utiliser rien d'autre que la feuille de papier (pas de ruban adhésif, pas d'autres objets pour tenir le papier, pas ses doigts...).
-  La voiture doit pouvoir rouler.
-  Chaque idée est matérialisée et conservée pour constituer des affiches.
-  Les élèves notent leurs solutions sur le cahier de recherche.



Mise en commun

Réalisation de deux affiches : l'une avec les solutions testées qui fonctionnent, une autre avec les solutions jugées inefficaces.





Synthèse

Nous avons découvert qu'en pliant notre feuille d'une certaine manière, le papier devient plus rigide et la voiture peut passer.

La synthèse est notée sur le cahier avec des schémas ou des échantillons des différents profils des solutions efficaces sont collées sur le cahier de recherche.


Une des solutions trouvées :



Attention certaines manières de plier rigidifient le papier mais ne permettent pas à la voiture de rouler et ne peuvent donc être conservées :



Observation d'objets utilisant ce principe

De très nombreux objets du quotidien sont conçus à partir de ce principe. La matière qui les constitue est très fine ; mais elle est pliée pour assurer la rigidité de l'ensemble.

Cela permet de limiter la quantité de matière et le poids tout en conservant une rigidité suffisante pour que l'objet soit fonctionnel :



Sur cette image, on voit deux gobelets en plastique. On a enlevé le pli supérieur du gobelet beige. Si on les remplit de liquide, le gobelet beige est difficile à saisir, il se déforme ; ce pli augmentait la résistance à la déformation de l'objet :