Un dôme dominant

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Un dôme dominant

Olympiade scientifique
Un dôme dominant
Durée
120 minutes
Groupes
5 à 6 élèves
Emplacement
Salle de classe
Vocabulaire
• Structures
• Tension
• Torsion
• Dôme
• Poids
3e et 5e année
Description
Un dôme géodésique se compose de triangles reliés qui reproduisent à peu
près la forme d’une sphère. Ce projet expliquera à vos élèves comment
construire un dôme géodésique à l’aide de journaux roulés et de ruban
adhésif. Cette activité se prête facilement à une olympiade scientifique.
Attentes du curriculum de la science et de la technologie
• Comprendre les structures et les mécanismes : structures solides et
stables
• Comprendre les structures et les mécanismes : les forces qui
agissent sur les structures et les mécanismes
Liens multidisciplinaires
• Langage – Communication orale
• Lecture
Matériel
• Journaux
• Ruban masque
• Magazines (pour contrôler la résistance des dômes)
• Règle
• Ciseaux
Contexte
Une olympiade scientifique est un excellent moyen de faire participer vos élèves à une science pratique. Une
olympiade se compose d’une série d’activités interactives, axées sur l’enquête, qui servent d’épreuve de
compétition entre diverses classes ou entre plusieurs groupes au sein d’une même classe. L’élément
concurrentiel est un excellent facteur motivant qui retiendra l’intérêt des élèves. De plus, la présente activité
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Science Nord est une agence du gouvernement de l’Ontario
peut être adaptée au niveau de compétence de vos élèves.
Introduction
Un dôme géodésique est une structure qui se compose de contrefiches reliées qui reproduisent à peu près la
forme d’une sphère (ou d’un hémisphère). Les contrefiches sont reliées en forme de triangles dont les sommets
touchent plus ou moins la sphère. Les contrefiches forment un réseau rigide qui transmet les forces de stress
dans la totalité de la structure. Les côtés des triangles forment de grands cercles (géodésiques) qui recouvrent la
surface de la sphère.
Les dômes géodésiques présentent quelques propriétés très intéressantes. Étant donné que leur structure se
rapproche de celle d’une sphère, les dômes géodésiques présentent un rapport surface-volume très élevé. En
fait, les dômes géodésiques contiennent plus de volume par unité de poids que toute autre structure d’origine
humaine fabriquée d’éléments linéaires. Le dôme géodésique est aussi la seule structure connue d’origine
humaine dont la résistance augmente de pair avec sa taille.
Activités
Empilez trois pages de journal ouvertes l’une sur l’autre. En commençant par un coin, enroulez-les le plus
étroitement possible pour former un tube. Lorsque vous arrivez à l’autre coin, apposez un morceau de ruban
masque pour éviter que le tube se déroule. Répétez cette étape jusqu’à ce que vous disposiez de 65 tubes.
Coupez les tubes pour former 35 tubes « longs » et 30 tubes « courts » en suivant ce procédé :
Tubes longs : Coupez les deux bouts d’un tube jusqu’à ce que le tube mesure 71 centimètres de long. Utilisez
ce tube comme modèle pour créer 34 autres tubes longs. Identifiez-les en colorant les deux bouts pour que vous
puissiez les distinguer des tubes courts. Décorez-les si vous le voulez.
Tubes courts : Coupez les deux bouts d’un autre tube jusqu’à ce que le tube mesure 66 centimètres de long.
Utilisez ce tube comme modèle pour créer 29 autres tubes courts. Décorez-les si vous le voulez.
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Attachez 10 tubes longs bout à bout avec le ruban masque pour former la base du dôme (voir l’illustration cidessous).
Attachez un tube long et un tube court (en position verticale) à chaque joint avec du ruban masque. Disposezles de sorte que deux tubes longs soient l’un à côté de l’autre, suivis de deux tubes courts l’un à côté de l’autre,
etc. comme illustré ci-dessous.
long
court
Attachez la pointe de deux tubes courts adjacents avec le ruban masque pour former un triangle. Ensuite,
attachez deux tubes longs ensemble avec du ruban masque, et ainsi de suite, sur tout le périmètre.
Reliez le sommet de ces nouveaux triangles par une série de tubes courts, disposés bout à bout. Le dôme
commencera à former une courbe vers l’intérieur.
À chaque joint formé par deux tubes courts et deux tubes longs, attachez un autre tube court en position
verticale avec le ruban masque. Reliez chacun de ces tubes courts aux joints adjacents à l’aide de tubes longs
pour former de nouveaux triangles.
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Reliez le sommet de ces nouveaux triangles par une série de tubes longs, attachés bout à bout.
Finalement, ajoutez les cinq derniers courts de manière à ce qu’ils se rencontrent à un point central au milieu du
dôme. Vous pourriez être obligé/e de vous tenir debout à l’intérieur du dôme pour les attacher avec le ruban
masque.
Conclusion
Lorsque les équipes auront achevé la construction de leur dôme, vous pouvez démarrer la compétition en
posant les questions suivantes :
1. Combien pèse le dôme?
2. Quelle est la résistance du dôme? Vérifiez la résistance de votre dôme en déterminant le nombre de
magazines que vous pouvez empiler dessus. Une surveillance adulte est conseillée. Ajoutez les
magazines progressivement. Observez le dôme avec soin pour détecter tout signe de défaillance
imminente.
3. Quel était le rapport résistance-poids du dôme?
4. Ces résultats vous ont-ils surpris? Pourquoi ou pourquoi pas?
5. Quelle a été la partie la plus difficile de la construction du dôme?
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