Un peu de sciences avec les engrenages

 

C’est les vacances chez nous. Et qui dit vacances dit aussi préparations de la période scolaire à venir ! Je ne résiste pas à vous présenter la séquence de sciences sur les engrenages que je viens de préparer pour mes élèves… J’espère que cela leur plaira !

Vous pouvez vous en inspirer sans problème pour faire un peu de sciences avec votre bout de chou à la maison. Lisette a beaucoup joué avec. Plus de détails dans la suite de cet article…

 

Age des élèves pour qui la séquence est destinée : 7 et 8 ans

Age de Lisette : 4 ans et demi

Objectifs de cette séquence (= plusieurs séances successives)

 

A travers cette séquence, les élèves vont :

 

• Pratiquer une démarche d’investigation : c’est-à-dire, se questionner, observer, formuler une hypothèse, résoudre un problème scientifique, manipuler, expérimenter,  formuler les conclusions…

 

• Manipuler les engrenages aussi souvent que possible.

 

• Travailler sur la transmission du mouvement.

 

• Découvrir l’utilité et le fonctionnement de quelques objets constitués d’engrenages (essoreuse à salade, vélo…)

 

• Enrichir leur vocabulaire en découvrant concrètement des mots nouveaux comme roue dentée, rotation, pignon…

 

Matériel nécessaire

 

• Une essoreuse à salade (avec les roues dentées en partie visibles)
• Des roues dentées de différentes tailles (pour ma classe, j’en ai une cinquantaine de chaque taille)
• Des supports
• Des fixations
• Éventuellement : poulies, crémaillère,  chaînes..

 

Séquence sur les engrenages en photos

 

Séance 1 : Le mouvement de l’essoreuse à salade

 

Qu’est-ce qu’un mouvement ?

Pouvez-vous me montrer différents mouvements ?

Observation et manipulation de l’essoreuse à salade.

A quoi cet objet sert-il ?

Comment fonctionne-t-il ?

 

A la fin de la séance, les élèves compléteront cette trace écrite qu’ils colleront dans leur cahier de sciences.

 

A quoi sert une essoreuse à salade ? Elle sert à …………………… la salade (retirer l’eau de la salade).

Comment fonctionne-t-elle ? On tourne la ………… ….……… sur le couvercle. A l’intérieur, le panier ………………… (rotation). L’eau est expulsée sur au fond.

Le panier tourne à la même vitesse ou plus vite que la manivelle ?

Il tourne ………………………… que la manivelle.

Comment cela est-ce possible ?

Des roues ………………… engrenées (engrenage) accélèrent le mouvement de rotation.

 

Séance 2 : Le matériel que nous avons dans la classe

 

Observations, dessins d’observation et légendes pour chaque matériel qui sera utilisé par la suite (support, moyenne roue dentée, petite roue dentée, grande roue dentée, axe de fixation, manivelle).

 

Pour les séances suivantes, en général, un problème (une question) est posé aux élèves. Ils doivent chercher à le résoudre, par groupes de 2, 3 ou 4, cela varie selon les situations.

En premier lieu, l’élève écrit ou dessine son (ou ses) hypothèse(s) dans le cahier, nous notons « ce que je pense ». Ensuite, par groupes, l’élève teste des hypothèses en réalisant les montages imaginés. Dans le cahier, on écrit alors « Mon montage » et l’élève dessine ou écrit le montage qui correspond le mieux à la question posée. Pour finir, on écrit « conclusion », elle répond au problème posé, elle est commune à tous les élèves et sert de leçon.

 

Séance 3 : Deux roues dentées engrenées tournent-elles dans le même sens ?

 

Cahier de l’élève…

Ce que je pense :  ……….

Mon montage : …………….

Conclusion :

Deux roues dentées côte à côte ne ………………… pas dans le même sens.

Leur sens de rotation est ………………… .

 

Séance 4 : Manipulation libre

 

Une séance (ou moitié de séance) est prévue pour laisser les élèves tester le matériel par groupes et ainsi échanger des idées.

 

Un atelier « engrenage » sera aussi disponible et en « libre service » das la classe pendant toute la durée du travail sur ce thème.

J’ai hâte d’observer leurs idées et leurs montages. Je suis sûre qu’ils vont découvrir des possibilités que je n’ai pas encore imaginées…

 

Séance 5 : Comment faire pour que les roues A et B tournent dans le même sens ?

 

Cahier de l’élève…

Mon montage : ………..

 

Conclusion :

Groupes	Nombre de roues dentées utilisées
1
2
3
4
5
6
7
8

Pour que les deux roues A et B tournent dans le ………………. sens, il faut utiliser un nombre …………………. de roues.

Séance 6 : Comment faire pour que les roues A et B tournent dans le  sens inverse ?

 

Cahier de l’élève…

Ce que je pense : …………

Mon montage : …………………

Conclusion :

Groupes	Nombre de roues dentées utilisées
1
2
3
4
5
6
7
8

Pour que les deux roues A et B tournent dans le sens …………………, il faut utiliser un nombre …………………. de roues.

Séance 7 : Deux roues dentées de tailles différentes tournent-elles à la même vitesse ?

 

Cahier de l’élève…

Ce que je pense : ………….

Mon montage : ………….

Conclusion : ………….

La grande roue et la petite roue ne tournent pas à la même ……………………… .

La petite roue tourne plus ……………………. que la grande roue.

La petite roue a le temps de faire un peu plus de ……………. tours pendant que la grande roue n’en fait qu’un seul.

 

Séance 8 : Montages plus complexes à réaliser à partir de photos ou de guides de montage

 

Illusions d’optique :

On tourne la grande roue rouge. La petite roue rouge tourne plus vite, le disque qui alterne les deux couleurs rouges et bleues devient violet.

Comment un mouvement de rotation peut se transformer en un mouvement de translation :

Un nouveau modèle d’essuie glace, merci Quentin pour cette idée !

Utilisation simple d’une chaîne

Découverte de Lisette

 

Avec ce matériel présent à la maison pendant les vacances pour que je prépare ma classe, Lisette a beaucoup joué.

D’abord uniquement avec les supports, elle s’est amusée à faire des chemins et même des maisons, des cubes… Effectivement, je ne l’ai pas utilisé dans ma séquence ci-dessus mais avec ce matériel, on peut aussi placer deux roues à 90° et étudier le changement d’axe de rotation.

Ensuite, je lui ai montré comment fixer une roue dentée au support. La première fois, j’ai joué avec elle. On s’est amusée à faire de longs trains d’engrenages !

Les fois suivantes, Lisette a joué comme elle voulait. Je l’ai laissé manipuler, observer et découvrir par elle-même. Elle a eu l’idée de faire un manège pour ses petits animaux ! Je ne suis pas entrée dans une démarche d’apprentissage comme celle prévue pour mes élèves mais j’ai tenté de répondre à ses questions lorsqu’elle en avait.

 

N’hésitez pas à commenter ma séquence ou à apporter d’autres idées, je les testerai avec plaisir ! Première séance prévue demain après-midi !

 

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