Sujet
Structures et mécanismes : Les poulies et les engrenagesDescription
Ces activités permettent à l’élève de comprendre et d’explorer des engrenages.
Durée de travail estimée
3 h (durée : 2 semaines)Prérequis
Avoir complété les activités en lien avec Les poulies et Les poulies de levage.
Attente(s)
A1. utiliser une démarche de recherche, une démarche expérimentale et un processus de design en ingénierie pour effectuer des recherches et des expériences ainsi que pour résoudre des problèmes, tout en respectant les consignes de santé et de sécurité.
D2. démontrer sa compréhension des principes de base et des fonctions de diverses machines et de leurs mécanismes.
Contenu(s) d’apprentissage
A1.2 utiliser une démarche expérimentale et les habiletés connexes pour effectuer des expériences.
D2.1 nommer des machines couramment utilisées et décrire leurs fonctions.
D2.2 nommer les pièces de divers mécanismes et décrire le rôle de chacune.
D2.3 décrire les mécanismes permettant de transmettre divers types de mouvement, y compris le mouvement de rotation, d’une pièce mécanique à une autre.
D2.4 décrire les mécanismes permettant de transformer divers types de mouvement, y compris les façons dont ils peuvent changer le plan géométrique dans lequel le mouvement se produit, ainsi que la vitesse et la direction du mouvement.
D2.5 expliquer les façons de modifier la force dans une variété de machines.
Déroulement et directives
Mise en situation :
1- Avant de poursuivre tes apprentissages sur les mécanismes, effectue la lecture du texte Le savais-tu? en fichier joint.
Réponds ensuite aux questions suivantes :
- Quel mécanisme nous permet de hisser un drapeau au haut de son mât?
- Quel mécanisme permet à l’alpiniste de s’aider à monter?
- Qu’est-ce qu’une poulie magnétique?
Exploration :
2- As-tu déjà vu ce mécanisme?
C’est un engrenage. Un engrenage comporte au moins deux roues dentées.
L’engrenage fait partie de la machine simple roue et essieu. C’est une roue comportant des dents qui transmet un mouvement à une autre roue dentée. Les dents des roues dentées doivent se toucher. On dit qu’elles s’engrènent.
Visionne la vidéo Engrenages – Première leçon pour découvrir comment fonctionnent les engrenages. N’hésite pas à visionner la vidéo deux fois pour mieux comprendre ces nouvelles notions.
Par la suite, réponds aux questions suivantes :
A- Si un engrenage comporte une roue dentée de 10 dents engrenée à une autre roue dentée de 30 dents, quelle roue dentée tourne le plus rapidement?
B -Si un engrenage comporte une roue dentée de 30 dents engrenée à une autre roue dentée de 30 dents, quelle roue dentée tourne le plus rapidement?
C- Si la première roue dentée tourne à droite, dans quel sens tourne la deuxième?
Les réponses se trouvent à la fin des activités qui suivent.
3- D’après toi, les engrenages sont-ils de nouvelles inventions ou d’anciennes inventions? Fais la lecture du texte Machines d’hier et d’aujourd’hui pour en apprendre davantage. Par la suite, réponds aux questions suivantes portant sur les engrenages.
Complète :
A- Un système d’engrenage comporte au moins ______ roues dentées.
B- On utilise un engrenage multiplicateur pour augmenter ________________.
C- On utilise un engrenage démultiplicateur pour augmenter __________________.
Les réponses se trouvent à la fin des activités qui suivent.
4- Tu aimerais expérimenter avec des roues dentées? Visionne la vidéo Le mouvement mécanique d’un engrenage : Vraiment top! et examine bien comment tu peux te construire des roues dentées.
Trouve ensuite le matériel pour fabriquer deux roues dentées : deux petites et une grande. Elles te seront utiles lors de l’activité 6.
5- Le simulateur te permettra d’expérimenter 4 systèmes différents d’engrenages et de participer à un jeu-questionnaire. Pour chaque système, examine bien ce qui se passe au niveau de la vitesse et de la force.
6- Poursuis tes expérimentations sur les systèmes d’engrenages en réalisant l’activité en fichier joint Explorons les engrenages. Les roues dentées que tu as construites et le simulateur utilisé précédemment te seront fort utiles. À l’ouvrage!
Lorsque tu auras complété tes expériences et répondu aux questions, consulte le fichier joint Explorons les engrenages – Corrigé afin de t’autocorriger.
7- À ton tour!
Aimes-tu bricoler et construire?
À l’aide du fichier joint Fabrique un ventilateur, suis la marche à suivre et construis un ventilateur. Utilise les roues dentées de carton que tu as fabriquées à la place des roues dentées de plastique.
Détermine quelle combinaison de roues dentées tu dois utiliser pour que les pales de ton ventilateur tournent le plus rapidement possible.
Et lorsqu’il fera chaud, tu seras parfaitement équipée ou équipé pour te rafraîchir!
Réponses aux activités 2 et 3 :
2-
A- C’est la roue de 10 dents.
B- Aucune, elle tourne à la même vitesse.
C- La deuxième roue dentée tourne à gauche.
3-
A- Deux
B- La vitesse
C- La force
Activité(s) d’apprentissage
1- Compléter la lecture d’un texte portant sur des machines comportant des poulies.
2- Visionner une vidéo sur les engrenages.
3- Compléter la lecture d’un texte portant sur des machines d’hier et aujourd’hui et répondre à des questions.
4- Visionner une vidéo sur le mouvement des engrenages et construire de roues dentées en carton.
5- Expérimenter à l’aide d’un simulateur des systèmes d’engrenages et participer à un jeu-questionnaire.
6- Expérimenter avec différents systèmes d’engrenages et se questionner sur leur fonctionnement.
7- Fabriquer un ventilateur comportant un système d’engrenages.
Matériel
- 2 morceaux de styromousse
- Roues dentées en carton
- 4 petits morceaux de bois ou 4 morceaux de carton rigide
- 3 tiges de bois
- De la colle
- Du ruban-cache