Séance 1

Séquence : objets mécaniques, transmission de mouvements.
Deux objets du quotidien : l’essoreuse à salade , le batteur à œufs.
Domaine disciplinaire : sciences expérimentales et technologie
Domaine 8 : les objets techniques.
Mécanismes : objets et produits :montage et démontage d’objets techniques usuels.
Notion scientifique : mouvement, transmission de mouvement.
Objectif : Réalisation d’une maquette élémentaire pour comprendre le fonctionnement d’un
appareil.
Matériel : des essoreuses à salade mécaniques ; des batteurs à œufs manuels ; des lego
data : plaques, roues dentées de différentes tailles, axes, pignons, chaînes, courroies.
Organisation : groupes de 2 à 3 élèves.
Durée : 4 à 5 séances de 45 minutes.
Séance 1
Phase d’observation (20 mn) : batteur à œufs ou essoreuse à salade
Situation de départ : par groupes de 2 ou 3 élèves , découverte du matériel.
4 questions sont posées :
– Comment s’appelle cet appareil ?
– A quoi sert-il ?
– En quelle matière est-il fait ?
– Comment fonctionne t-il ?
–
–
–
Relevé des réponses sur une affiche.
Dessin de l’appareil en entier sur le cahier d’expériences.
Restitution en grand groupe ; toutes les hypothèses sont gardées et affichage.
Phase d’expérimentation par groupes ( 20 mn)
Comment savoir comment il fonctionne ?
-
Démontage de l’appareil ( essoreuse à salade). Manipulations. Observation.
Consignes : être le plus précis possible, donner toutes les indications observées.
Écriture de ces observations sur une affiche.
Dessin du mécanisme sur le cahier d’expériences.
Restitution en grand groupe ; confrontation des réponses apportées.
Séance 2
Phase de construction, d’investigation
Réalisation d’un montage avec contrainte ( 25mn)
-
Par groupes de 2 : avec les lego, des roues dentées de différentes tailles, des axes et une
plaque, réaliser une maquette recréant le mécanisme observé.
Le mécanisme n’est pas le même pour le batteur et l’essoreuse.( une grande roue verticale qui
entraîne deux roues horizontales pour le batteur ; une grande roue horizontale qui en entraîne une
plus petite sur le même plan pour l’essoreuse. )
-
Recherches et manipulations. Réalisation d’un montage.
Utilisation du cahier d’expériences pour dessiner les montages.
Mise en commun, observation des différentes réalisations.
La consigne a t- elle été respectée ?
Comment les roues tournent-elles ? A quelle vitesse ? Dans quel sens ?
Comparer les deux mécanismes.
Phase de structuration (25 mn)
-
Schématisation des réalisations ; schéma légendé des montages . Vocabulaire : roue dentée,
axe, petite roue, grande roue.
Rappel de la dénomination : ceci s’appelle un engrenage ; les roues s’engrènent, c’est-à dire
s’entraînent grâce aux dents.
Repérage des propriétés et fonctions du mécanisme :
• les roues sont dentées.
• une roue en entraine une autre.
• la roue menant entraine la roue menée.
• pour que les roues s'entrainent il faut qu'elles se touchent.
• pour qu'elles tournent il faut un axe.
• les roues de tailles différentes ont des vitesses différentes (rapide/lent).
• mise en évidence du sens de rotation (droite / gauche et inverse).
Trace écrite possible avec les élèves :
Un engrenage est une suite de roues dentées se commandant les unes les autres ; Il permet
de modifier la vitesse et l’effort à appliquer.
L’engrenage de l’essoreuse à salade permet de faire tourner le panier rapidement pour
essorer la salade ( évacuer l’eau sur les côtés).
L’engrenage du batteur permet de faire tourner les fouets très vite pour monter les blancs
d’œufs en neige.
Sens du mouvement de rotation :
S’il y a 2 roues qui s’engrènent, elles tournent dans des sens opposés.
S’il y a 3 roues, le sens des roues d’entrée et de sortie est le même.
Vitesse de rotation :
Quand on a 2 roues dentées de diamètres différents, la plus petite tourne
plus vite que la grande.
Distribution d’un schéma des deux mécanismes à annoter et à coller sous la
trace écrite.
Conclusion
Retour sur les hypothèses du début. Validation ou non de chaque hypothèse sur les affiches des
groupes.
Séance 3
Complexification : Engrenage indirect : le dérailleur du vélo.
Phase d’investigation :
- Observation du dérailleur d’un vélo , des différentes pièces, du fonctionnement.
- Construction d’un engrenage avec des lego data, en ajoutant des chaînes( ou courroies).
Consigne : les 2 roues ne doivent plus se toucher directement.
Phase de structuration du savoir
- Trace écrite possible :
Le système composé d’une chaîne et de deux roues dentées transmet un mouvement de
rotation. Les deux roues dentées tournent dans le même sens.
Surmultiplication : augmentation de la vitesse
Démultiplication : réduction de la vitesse
Le sens de rotation change en fonction de la disposition de la courroie.
La vitesse de rotation change en fonction de la taille des roues.
Le rapport plateaux/ pignons pour gagner en vitesse ou en effort.
- Schéma du montage dans le cahier de sciences.
Phase de réinvestissement et d’évaluation
-
Echanger les croquis pour construire le montage d’un autre groupe.
Proposer un montage incomplet, trouver l’élément manquant et bien le placer pour que
l’engrenage fonctionne.
Proposer différents schémas et retrouver la construction correspondante.
Séance 4
Evaluation
Questionnaire proposé aux enfants pour l’étude des engrenages
Groupe n°…………………………….
Noms ………………………………..
.……………………………….
.……………………………….
.……………………………….
Les engrenages
1. Examine le fonctionnement de l’essoreuse à salade
Fais un dessin (les éléments importants).
Pour chaque question, entoure la proposition correcte :
grande
La roue motrice est la
roue (elle est reliée à la manivelle).
petite
grande
La roue entraînée est la
roue.
petite
horizontal.
La roue motrice tourne autour d’un axe
vertical.
horizontal.
La roue entraînée tourne autour d’un axe
vertical.
vite
La roue entraînée tourne plus
que la roue motrice.
lentement
2. Examine le fonctionnement du batteur à oeufs.
Fais un dessin (les éléments importants).
Pour chaque question, entoure la proposition correcte :
grande
La roue motrice est la
roue (elle est reliée à la manivelle).
petite
grandes
Les roues entraînées sont les
roues.
petites
horizontal.
La roue motrice tourne autour d’un axe
vertical.
horizontaux.
Les roues entraînées tournent autour d’axes
verticaux.
vite
Les roues entraînées tournent plus
que la roue motrice.
lentement
Trouve un point commun pour l’essoreuse à salade et le batteur à œufs :
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
Trouve une différence entre l’essoreuse à salade et le batteur à œufs :
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
3. Défis à réaliser avec le matériel mis à ta disposition :
1- Peux-tu réaliser un modèle qui montre le mécanisme de l’essoreuse à salade ?
Réalise le et dessine le ci dessous.
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
2- Peux-tu imaginer un modèle qui montre le mécanisme du batteur à œufs. ?
Si oui, réalise-le et dessine-le ci-dessous.
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
4- Fais une chaîne de plusieurs roues dentées qui s’emboîtent les unes dans
les autres. Réponds ensuite aux questions suivantes :
A quelle condition la première et la dernière roues tournent-elles dans le même sens ?
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
A quelle condition la première et la dernière roues tournent-elles dans des sens différents ?
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
A quelle condition la première et la dernière roue tournent-elles à la même vitesse ?
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
La grandeur des roues placées entre la première et la dernière roue a-t-elle de l’importance ?
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
5- Pour aller plus loin :
Essaie de trouver une règle générale qui lie le nombre de dents (de chaque roue) et le nombre
de tours effectués (par chaque roue).
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Prolongements
-
Visiter un moulin ( par exemple le moulin d’Achicourt) pour observer un engrenage de
grande taille.
Recherche documentaire sur internet ou dans des livres : trouver d’autres engrenages
dans les objets de la vie courante : tire bouchon, chignole, batteur à œufs mécanique…
Comprendre leur fonctionnement et leur intérêt.
Proposer des schémas de ces mécanismes, les annoter.
Documentation pédagogique
Sites internet
http://www.restode.cfwb.be/download/rp/f274-99.pdf
http://mapiufm93.free.fr/.../engrenages.../engrenages.htm
http://eurekalia.umh.ac.be/sitepedago/fichierspdf/fiche-machines.pdf
http://lamap.inrp.fr/?Page_Id=6...Id=&ThemeType..
http://mapiufm93.free.fr/.../engrenages.../engrenages.htm
Ouvrages pédagogiques
- Mécanismes et énergie. Démarches et outils pour la classe CRDP Nord Pas de Calais