eau et énergie

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L’EAU
NERGIE
EAU ET É
PRÉSENTATION DE L’ÉLÉMENT
Une pompe est reliée à une colonne verticale
en verre. Lorsque vous pompez, vous amenez
de l’eau dans la colonne. En bas de cette
colonne, un petit trou laisse s’échapper l’eau
et il faut donc le boucher afin que la colonne
puisse se remplir. Quand il y a suffisamment
d’eau dans la colonne, on enlève le doigt
et l’eau jaillit du trou pour faire tourner un
moulin. Ce mouvement entraîne à son tour
la rotation de plusieurs roues. À la fin du
mécanisme, un fil soulève un marteau qui,
en retombant, appuie sur un vaporisateur
pour envoyer des gouttelettes d’eau sur les
visiteurs.
ACCESSIBILITÉ
ÂGE
NOMBRE DE
VISITEURS
VISITEURS
NON-VOYANTS
FAUTEUILS
ROULANTS
VISITEURS
SOURDS
+ 6 ans
4 élèves
Oui
Accessibilité
limitée
Oui
MOTS CLÉS
EAU, ÉNERGIE, ÉNERGIE POTENTIELLE, ÉNERGIE CINÉTIQUE, ÉNERGIE MÉCANIQUE,
ÉNERGIE ÉLECTRIQUE, ÉNERGIE HYDRAULIQUE.
L’EAU
EAU ET ÉNERGIE
Cet élément fait partie de l’univers « L’eau ». Il permet d’aborder les concepts
d’énergie, de sa conservation et des différentes formes qu’elle peut revêtir. Il
met en évidence la transformation d’une énergie en une autre forme d’énergie
grâce aux différents mécanismes utilisés pour faire fonctionner la machine.
Cet élément permet également d’aborder le thème des moulins à eau et leur
utilisation pour la production d’énergie.
COMMENT ABORDER L’élément
LORS DE LA VISITE ?
Cet élément peut être abordé dans le contexte d’un travail
général sur le thème de l’eau. Les élèves sont répartis par
groupe de 2 à 6 en fonction des éléments. Chaque groupe
s’intéresse à un élément de l’univers « L’eau », observe,
manipule. Puis les groupes tournent sur les différents
éléments.
Jusqu’à 4 élèves peuvent travailler sur l’élément « eau et
énergie ». Dans un premier temps les élèves doivent manipuler et observer afin de comprendre la relation entre les
différents éléments mobiles et comprendre l’enchaînement
des actions qui amène au mouvement de la roue en petite
cuillère.
Pour des élèves de CM1 jusqu’en 5e on peut choisir une
piste qui permet une approche scientifique :
• observation d’un fait (les cuillères tournent),
• problème posé (comment expliquer que les cuillères
peuvent tourner ?),
• é
laboration d’hypothèse explicative : la roue à cuillères
tourne car…,
• manipulation expérimentale pour tester l’hypothèse
choisie,
• c onclusion : hypothèse retenue ou infirmée.
ACTIVITÉS POSSIBLES EN CLASSE
ACTIVITÉ 1 : COMMENT METTRE EN MOUVEMENT UN OBJET EN UTILISANT
LA CHUTE (OU LE MOUVEMENT) D’UN AUTRE OBJET ?
OBJECTIF
Montrer qu’un objet qui perd de l’altitude est aussi « source
d’énergie  » :
il permet par exemple de déplacer un autre objet.
MATÉRIEL
Matériel pour chaque groupe de 4 :
• un bouchon en liège,
• une longue règle,
• de la pâte à modeler,
• 1 m de ficelle.
DÉROULEMENT
La séance commence par une discussion. Sans leur
montrer le matériel, l’enseignant annonce aux élèves que
le but de la séance est de faire bouger un objet à partir du
mouvement d’un autre objet.
Par exemple la chute d’un objet peut devenir une source
d’énergie. Il lance alors un défi aux élèves : inventer une
expérience où un objet qui descend permet d’en faire
bouger un autre.
On leur laisse le temps d’en discuter dans chaque groupe
et de faire un schéma du montage qu’ils proposent, puis
chaque groupe vient chercher son matériel.
C’est en posant des questions aux élèves sur leurs premiers projets de réalisation que l’adulte oriente le travail
des élèves vers des propositions réalisables. Ainsi, les
élèves participent à l’élaboration et à la mise au point des
dispositifs.
MANIPULATION/MONTAGE
1-PRINCIPE
Faire tomber un objet (balle, clémentine…)
sur une règle pour observer la projection
de l’objet situé à l’autre extrémité.
L’EAU
EAU ET ÉNERGIE
2-UTILISATION
On pourra rajouter un plan incliné pour faire
monter l’objet ; on peut aussi utiliser une
poulie pour diminuer les frottements.
Conclusion
Les deux manipulations permettent de montrer que le mouvement d’un objet peut
entraîner le mouvement d’un autre objet
(conservation de l’énergie).
ACTIVITÉ 2 : COMMENT UTILISER LE SOLEIL POUR FAIRE FONCTIONNER UN
PETIT MOTEUR OU ALLUMER UNE DIODE ÉLECTROLUMINESCENTE ?
OBJECTIF
Utiliser l’énergie solaire pour faire fonctionner un moteur
ou allumer une diode électroluminescente. Les élèves
doivent avoir déjà quelques notions sur les circuits
électriques.
MATÉRIEL
Par groupe de 4 :
Une diode électroluminescente (DEL) et résistance éventuellement, un moteur 6 V, une cellule solaire, des cordons
crocodile, une journée ensoleillée, une calculatrice solaire.
DÉROULEMENT
Les enfants utiliseront une, puis plusieurs petites cellules
solaires pour alimenter des moteurs ou des DEL.
La séance commence par une discussion : connaissez-vous
des applications de l’énergie solaire ?
Observer une calculette solaire. Avec quelle énergie fonctionne-t-elle ? Distribuer une cellule solaire, un moteur et
des fils pour chaque groupe.
On lance le défi suivant : allumer un moteur en utilisant
l’énergie du soleil. On peut ensuite demander aux élèves
d’allumer une DEL. Avec une seule cellule cela ne marche
pas. Si les élèves se souviennent bien de la partie électricité
du programme scolaire, ils auront peut-être l’idée de mettre
plusieurs cellules en série.Pour l’utilisation de la DEL, il faut
veiller à respecter la polarité des bornes.
CONCLUSION
La manipulation permet de montrer que l’énergie solaire
peut-être utilisée et transformée en énergie électrique.
Cette énergie électrique peut à son tour être transformée en
énergie cinétique (mouvement d’un véhicule par exemple).
On dit également que le soleil est une source d’énergie
renouvelable car on peut l’utiliser sans l’épuiser.
LE SOCLE COMMUN DE CONNAISSANCES
Compétences
Capacités
Items
1 : La maîtrise de la langue française
Dire
S’exprimer à l’oral comme à l’écrit
dans un vocabulaire approprié et
précis.
3 : Les principaux éléments de
mathématiques et la culture
scientifique et technologique
Pratiquer une démarche scientifique
ou technologique
Pratiquer une démarche
d’investigation : savoir observer,
questionner.
Manipuler et expérimenter,
formuler une hypothèse et la tester,
argumenter, mettre à l’essai plusieurs
pistes de solutions.
Exprimer et exploiter les résultats
d’une mesure et d’une recherche en
utilisant un vocabulaire scientifique à
l’écrit ou à l’oral.
Maîtriser des connaissances dans
divers domaines scientifiques et
les mobiliser dans des contextes
scientifiques
Les objets techniques.
Environnement et développement
durable
Mobiliser ses connaissances pour
comprendre quelques questions
liées à l’environnement et au
développement durable et agir en
conséquence
L’EAU
EAU ET ÉNERGIE
LES PROGRAMMES SCOLAIRES
Cycle 1
• Exploration de la machine : comment faire rentrer de l’eau dans la machine ?
Pourquoi la roue à cuillères tourne-t-elle ? Est-ce que c’est magique ?
• Sur le module chercher comment on permet ou empêche la roue à cuillères de
tourner.
Cycle 2
• Formulation d’hypothèses simples.
Cycle 3
• Éducation à l’environnement.
• Démarche scientifique (observation, hypothèse, manipulation).
Collège :
6e, 5e SVT, Sciences
Physiques,
technologiques
4e, 3e
• L’eau dans notre environnement, eau et énergie.
• Démarche scientifique, fonctionnement d’un objet technique, les énergies.
• Thèmes liés à la responsabilité humaine et à l’environnement (qu’est-ce qu’une
source d’énergie ?).
Les thèmes de
convergence au collège
• L’énergie (quelques bases sur le concept d’énergie), l’énergie hydraulique, énergie
renouvelable ?
• Santé, fonctionnement du corps humain (énergie musculaire et alimentation).
BOÎTE À OUTILS
RESSOURCES LOCALES
LIVRES ET DVD
•LE MOULIN À HUILE DE STORCKENSOHN
Association de rénovation, de mise en valeur et de gestion du Moulin à Huile de Storckensohn.
Tél./Fax : 03 89 39 14 00
•PROBLÈMES DE SCIENCES ET DE TECHNOLOGIE
Marcel Thouin, Editions Multimondes. Activités simples et
faciles à réaliser en sciences et technologie au C1/C2/C3.
•LE MOULIN À HUILE DE NOIX
Visite sur demande
M. André SPENLE 40, Grande Rue 68140 STOSSWIHR.
Tél. 03 89 77 47 49
•MAISON DES ÉNERGIES
Fessenheim, Route du Rhin 68740 Fessenheim
Tél. 0 389 835 123 Fax : 0 389 486 083
•LE GUIDE DES MOULINS EN FRANCE
A. Candore, collection Guides Horey (Édition Pierre
Horey). Ce guide présente les moulins sous leur aspect
technique, historique et touristique. À consulter pour une
sortie.
SITES INTERNET
•Une expérience intéressante pour aborder l’énergie
autrement.
>>http://sciences.ecoles48.net/dde/energie/temoignages/
agnes_laubert_c2etc1/index.html
•GRAINES DE SCIENCES,
Volume 3, édition le pommier, chapitre l’énergie.
•ENSEIGNER LA PHYSIQUE À L’ÉCOLE PRIMAIRE,
Jean-Pierre Bonan, Collection Hachette Éducation.
Ouvrage pratique centré sur la physique et sur la
technique.
•LES CAHIERS DE L’ARIENA N°9 : 1, 2, 3… ÉNERGIES
Un très joli cahier de « vacances » à utiliser du cycle
3 jusqu’à la 5e. Une malle pédagogique de la Relation
avec les maîtres de l’énergie, à se procurer sur
[email protected]
•PLEIN D’ÉNERGIE !
Édition Québec Amérique Plein d’énergie ! Nous fait
découvrir les enjeux entourant les ressources énergétiques mondiales et les différentes façons d’économiser
l’énergie.
•LA GRANDE ENCYCLOPÉDIE FLEURUS
Volume « Science » B.Hagène (Édition Fleurus) cycle 3+
collège.
•Pour fabriquer une roue à aube (moulin à eau)
>>http://www.teteamodeler.com/vip2/nouveaux/
decouverte/fiche209.asp
•INVENTIONS
Philippe Simon, Marie-Laure Bouet collection Imagia
(Édition Fleurus) cycle 2 et 3 + collège.
•Site la Fédération des amis des moulins avec une carte
pour trouver les moulins à visiter dans chaque région
>>www.moulinsdefrance.org
•INVENTIONS ET DÉCOUVERTES,
Collection l’Encyclopédie Fleurus Junior P. Kohler (Édition
Fleurus) cycle 3 et collège.
•Pour les élèves de collèges, les différentes énergies.
>>http://www.cea.fr/jeunes/themes/l_energie/l_energie
•« les barrages », « les nouvelles énergies ».
Dvd de l’émission « C’est Pas Sorcier »
En partenariat avec
Le Vaisseau
1 bis rue Philippe Dollinger 67100 Strasbourg
Tél. 03 88 44 65 65 • [email protected]
Du mardi au dimanche de 10h à 18h
www.levaisseau.com