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Activité pour la
classe
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l'air exerce une force |
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2001
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Ecole : Aragon
adresse : Pantin |
Christine Bel |
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Cycle : 2 (CE1)
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e-mail
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Objectifs de connaissance : Mise en évidence de l’existence de l’air par quelques observations et manipulations simples
Matériel
Pour la classe : ballons de baudruche
Par groupe d'élève :
Acquisition d’une certaine habileté manuelle à partir de quelques réalisations d’objets techniques simples
Acquérir une habileté manuelle (précision de découpage, de positionnement, d’assemblage, de reproduction…)
Choisir des matériaux et comprendre la logique des étapes d’une construction
Quelques notions :
L’air peut exercer une poussée (force). C’est ce qui fait avancer le ballon de baudruche quand on le lâche. (principe de réaction)
L’air enfermé, comprimé devient très très fort . Quand tu gonfles un ballon, tu comprimes l’air qui est à l’intérieur. Et si tu lâches le ballon, l’air sort si vite que le ballon s’envole avec bruit. C’est un ballon à réaction.
Situation déclenchante :
Un jour, au cours d’une expérience sur l’existence de l’air, nous avons approché de notre joue un ballon de baudruche que nous avons laissé se dégonfler peu à peu ; ainsi nous avons pu « sentir » l’air…
Séquence N°1 L’air exerce une force (poussée)
Déroulement
1/ Vous allez remplir d’air des ballons de baudruche et vous allez les lâcher. Il faudra ensuite que chacun dessine et explique ce qui s’est passé sur son cahier d’expérience.
(cf. document)
Remarques : Les élèves, enchantés par une situation qu’ils jugent très ludique (imaginez 25 ballons qui fusent de tout côté à travers la classe !), ne passeront à une réelle observation qu’après un certain laps de temps de jeu libre.
Une fois les observations consignées par écrit, une phase de mise en commun s’engage pendant laquelle les élèves expliquent ou dessinent au tableau :
· Il part en volant et en même temps il se dégonfle.
· Il se met à tourner comme une toupie.
· Il tourne en rond.
· Il monte, fait une pirouette et tombe.
· Il tourne sur lui-même en montant.
· Il s’envole en faisant un tourbillon.
· Le ballon va dans tous les sens en se dégonflant.
· Le ballon tourne en rond comme un hélicoptère.
· Il est parti en faisant des boucles.
2/ Vous expliquez ensuite sur votre cahier d’expérience pourquoi le ballon, selon vous, a effectué cette action.
Voici les types d’hypothèses obtenues :
1. La majorité a répondu : Le ballon s’envole parce que l’air sort (ou s’échappe) de celui-ci.
2. D’autres précisent que l’air qui s’échappe « fait pousser » le ballon :
- Le ballon s’est dégonflé, l’air est sorti du ballon et ça a fait pousser le ballon.
- L’air pousse le ballon parce qu’il s’échappe.
- L’air qui sort du ballon fait pousser le ballon.
- L’air sort et pousse le ballon de l’autre côté.
3. D’autres mettent en valeur le fait que l’air qui sort du ballon fait du vent :
- L’air qui s’échappe du ballon souffle sur l’air de la classe et ça provoque du vent qui pousse le ballon.
4. Deux élèves suggèrent que « l’air sort par tous les sens et ça pousse le ballon dans toutes les directions » (tentative d’explication de la trajectoire aléatoire du ballon)
5. D’autres comparent l’air qui s’échappe à un moteur :
- L’air qui s’échappe fait un moteur au ballon.
- L’air a fait un moteur quand il est sorti.
6. Une suggère que c’est sa façon de lancer qui a propulsé le ballon : « J’ai fait tourné le ballon avec ma main pour le lancer et il s’est envolé. » Un autre élève lui suggérant de reproduire la même expérience sans bouger la main, elle constate que le ballon de baudruche effectue un trajet semblable et abandonne son hypothèse.
7. Une autre affirme que « l’air commande le ballon et que le ballon obéit »
Séquence N°2 construction d’une voiture à air
Matérialiser le fait que l’air pousse par la construction d’une voiture à air
Situation de départ :
Une voiture à air nous a été prêtée par un élève de CE2.
Essais de fonctionnement (collectivement)
Après une brève observation, un élève se propose de la faire fonctionner : il souffle dans le ballon, pose la voiture au sol en bouchant le tube mais celle-ci ne fonctionne pas.
« Ton doigt est trop petit, le ballon s’est dégonflé ! »
Les élèves proposent de pincer avec les doigts l’extrémité du ballon.
L’expérience est renouvelée et cette fois la voiture traverse en ligne droite une grande partie de la classe.
Les élèves enthousiasmés proposent d’en fabriquer une.
Fabrication d’une voiture à air à partir d’un modèle
1. Observation :
Décomposition des différentes parties , élaboration de la liste du matériel et des quantités nécessaires.
2. Premières recherches sur les fonctions de chaque partie :
Le rôle de certaines parties est défini dès le départ :
- les bouchons servent de roues
- les « bâtons en bois » servent à faire tenir les roues sur la voiture.
- Le tube sert à accrocher le ballon
- Le ballon « est le moteur » de la voiture
- Le rectangle en carton est le « corps » de la voiture
Le carré en carton est évoqué pour rendre la voiture plus solide ou encore pour coller la paille bien droite.
Par contre certaines parties restent sans réponses : la paille, le morceau de bois sur lequel est posé le tube.
2. Etapes de fabrication :
Une fois le matériel rassemblé, nous décidons d’étudier le montage de la voiture. Nous allons en réaliser une collectivement, ce qui nous permettra de nous rendre compte des erreurs à éviter.
1. Les enfants proposent de coller le carré en carton sous le rectangle en carton. Ils remarquent que celui-ci est bien au centre sur le modèle.
2. Ils proposent ensuite de s’occuper des roues : ils n’arrivent pas à piquer la brochette dans le bouchon et décident de le percer avant.
Ils recherchent donc des solutions et trouvent un gros clou dans la boîte à bricolage avec lequel ils tentent à nouveau de percer le bouchon mais en vain. C’est le gardien de l’école
à qui ils sont allés poser la question qui leur suggère d’utiliser un marteau. L’idée est essayée et adoptée.
3. Ils mesurent ensuite le bâton sur le modèle et décident de le couper à la même dimension :
mais ils se retrouvent avec un morceau de brochette plus court pour le deuxième axe ! Nos brochettes sont plus courtes et nous n’en avons que 28 !
Un élève propose de couper la brochette au milieu pour avoir deux morceaux identiques.
4. Ils enfoncent ensuite chaque bouchon aux extrémités. Ils coupent la paille au milieu pour
en avoir deux identiques. Mais ils ne peuvent l’enfiler dans la brochette et sont contraints
d’enlever un bouchon.
5. Ils décident de coller les pailles le long du carré de carton mais trouvent plus facile d’ôter la brochette et la roue pour les remettre ensuite.
Certains réalisent alors la fonction de la paille sans laquelle les roues ne tourneraient pas.
6. Ils collent ensuite le morceau de bois au-dessus et en haut de celui-ci, le tube.
7. Ils enfilent ensuite le ballon sur le tube mais rencontrent des difficultés car il est trop centré sur le morceau de bois ; ils décident donc de bien veiller à le faire dépasser d’un côté.
Tout semble au point maintenant pour que chacun réalise sa voiture !
3. Elaboration d’une fiche de construction :
Les enfants décident d’élaborer une fiche pour expliquer les étapes de construction de la voiture, dans le but d’éviter les obstacles aux autres classes qui voudront en réaliser une.
4. Fabrication de la voiture :
Mise en œuvre de savoir-faire techniques et de savoir être.
5. Essais / Modifications éventuelles :
Les essais permettent de comprendre le rôle du morceau de bois sur lequel est collé le tube :
en effet, certains enfants ont des ballons de plus grande taille ;quand ils sont bien gonflés, ils traînent par terre et ralentissent la voiture .Il faudrait coller un morceau de bois plus grand pour les en empêcher. Nous choisissons d’utiliser des ballons de taille modeste.
Les essais mettent en valeur quelques lacunes que les enfants décident de retranscrire sur une fiche « Conseils » pour les autres classes.
Comment fonctionne la voiture ?
Je demande ensuite à chaque enfant d’expliquer sur son cahier d’expérience (par écrit et par le schéma) comment fonctionne sa voiture ?
