Char à voile

• Passez en revue le matériel en ligne destiné aux élèves. Utilisez un projecteur pour partager ce matériel avec vos élèves pendant la leçon.
• Assurez-vous d’avoir traité les trois lois du mouvement de Newton lors d’une leçon antérieure.
• Tenez compte des capacités et des antécédents de tous vos élèves. Si besoin, différenciez la leçon pour la rendre accessible à tous. Reportez-vous à la section Différenciation ci-dessous pour découvrir des suggestions.
• Installez les ventilateurs sur le sol en laissant au moins 3 mètres en face de chacun d’eux, afin que les chars à voile puissent se déplacer. Utilisez un morceau de ruban de masquage pour marquer la ligne de départ devant chaque ventilateur (perpendiculairement).

• Regardez la vidéo (également accessible via le matériel en ligne destiné aux élèves).

• Animez une brève discussion sur les forces qui permettent à un char à voile d’avancer.
• Posez des questions pertinentes, telles que :
  • Avez-vous pu identifier les forces agissant sur le voilier et le cerf-volant ? (Traction/poussée)
  • Quelle force permet au voilier de la vidéo d’avancer ? (La force de poussée du vent)
• Dans quelles situations un voilier ne peut-il pas naviguer ? (Lorsque le vent souffle face au voilier, celui-ci ne peut pas naviguer directement contre le vent.)
• Expliquez à vos élèves qu’ils vont devoir construire un char à voile afin d’étudier la façon dont la force du vent peut en modifier le mouvement.

• En binômes, demandez à vos élèves de construire le modèle de char à voile. Dites-leur de se relayer, l’un recherchant les briques tandis que l’autre construit, en échangeant les rôles après chaque étape.
• Reportez-vous à la section Astuces ci-dessous pour découvrir des conseils de construction.
• Renvoyez-les vers les trois expériences présentées dans le matériel destiné aux élèves, et distribuez les fiches de travail (Support pour l’enseignant - Ressources supplémentaires).

Expérience 1 : Dans le sens du vent

• Demandez à vos élèves de poser leurs chars à voile sur la ligne de départ, devant les ventilateurs.
• Dites-leur d’allumer les ventilateurs et de laisser leurs créations avancer dans le sens du vent (dans le sens opposé aux ventilateurs), puis de faire des observations sur leur mouvement. Pour optimiser le mouvement des chars à voile, l’angle de la voile peut être ajusté par la rotation du petit engrenage. Les bagues rouges peuvent également être déplacées pour modifier la forme de la voile.
• Mettez au défi vos élèves de trouver le meilleur angle et la meilleure forme de voile pour que leurs engins aillent le plus loin possible.
• Dites-leur de noter le meilleur angle et la meilleure forme sur leur fiche de travail.

Expérience 2 : Vent de travers

• Demandez à vos élèves de poser leurs chars à voile sur la ligne de départ, perpendiculairement aux ventilateurs.
• Demandez-leur d’allumer les ventilateurs pour voir si leurs créations se déplacent sur le côté. (Ils devront ajuster à nouveau l’angle de la voile pour optimiser le mouvement de leurs chars à voile.)
• Demandez à vos élèves de trouver le meilleur angle de voile et de le noter sur leur fiche de travail.

Expérience 3 : Contre le vent

• Demandez à vos élèves de tourner leurs chars à voile légèrement en dehors de la ligne de départ et en direction du ventilateur pour voir quel angle de voile peut faire rouler le char « contre le vent ». Ils peuvent utiliser l’outil de mesure d’angle de leurs ensembles pour mesurer l’angle dans lequel avance leurs chars à voile depuis la ligne. Avec les bons ajustements, ils seront en mesure de faire avancer leurs chars à voile contre le vent, mais pas directement face à celui-ci.

• Rassemblez les élèves afin d’échanger sur les expériences qu’ils ont réalisées.
• Posez des questions pertinentes, telles que :
  • Quel était le meilleur angle pour chaque expérience ?
  • Quelles étaient les limites ? (Trop de vent au mauvais angle peut faire basculer le char à voile. C’est pourquoi les voiliers « arrisent » leurs voiles pour réduire la surface de celles-ci, afin de ne pas chavirer.)
  • Pourquoi le char à voile ne peut-il pas se diriger à plus de 45 degrés contre le vent (vers le ventilateur) ? (La somme des vecteurs force agissant sur le véhicule le poussent dans le sens du vent.)

• Si vous avez le temps, expliquez en détail les forces à l’œuvre (vecteurs force).
• Prévoyez suffisamment de temps pour que les élèves démontent leurs modèles, trient les briques dans les plateaux et rangent leurs postes de travail.

• Commentez les performances de chaque élève.
• Mettez en place une auto-évaluation.
• N’hésitez pas à utiliser les rubriques d’évaluation fournies.

Checklist d’observation

• Évaluez la capacité de vos élèves à décrire comment différentes forces peuvent modifier le mouvement d’un objet.
• Créez un barème adapté à vos besoins. Par exemple :
  TO:
  1. Soutien supplémentaire nécessaire
  2. Capacité à travailler en autonomie
  3. Capacité à apprendre aux autres

Auto-évaluation

• Demandez à chaque élève de choisir la brique qui représente le mieux ses performances.
  • Vert : Avec un peu d’aide, je peux décrire comment une force invisible peut modifier le mouvement d’un objet.
  • Bleu : Je peux décrire comment une force invisible peut modifier le mouvement d’un objet.
  • Violet : Je peux décrire et expliquer comment une force invisible peut modifier le mouvement d’un objet.

Évaluation croisée

• Encouragez vos élèves à s’évaluer entre eux :
  • En utilisant le barème de briques ci-dessus pour évaluer mutuellement leurs performances
  • En présentant leurs idées et en formulant des commentaires constructifs

Astuces de construction

• Indiquez à vos élèves de commencer les tests dès qu’ils ont terminé la construction. Ils doivent se relayer pour faire les ajustements de la voile, afin que tout le monde ait une chance d’essayer les modèles.
• Choisissez UN réglage de vitesse du ventilateur pour tous les tests. N’importe quelle vitesse fera l’affaire.
• Si votre ventilateur est trop grand ou trop puissant, essayez de l’éloigner de la ligne de départ. Vous pouvez également utiliser un meuble pour bloquer une partie du flux d’air.
• Si votre ventilateur est trop petit, rapprochez-le des modèles ou essayez de le déplacer à la main, en suivant les modèles.

Pour simplifier :

• Demandez à vos élèves de placer la voile à 90° pour tous les tests.

Pour aller plus loin :

• Encouragez vos élèves à ajuster la forme de la voile triangulaire.
• Mettez vos élèves au défi de comprendre comment faire avancer le char à voile contre le vent.

(Remarque : cela étend la durée du cours.)
Pour intégrer des notions de mathématiques, demandez à vos élèves de laisser leurs chars à voile s’éloigner à un angle de 60° par rapport à la ligne de départ, puis de mesurer la distance parcourue en comptant le nombre de tours réalisés par les roues arrière. Ils peuvent utiliser l’angle de la trajectoire et la distance parcourue pour calculer l’aire du triangle ainsi créé.

Diamètre des roues arrière = 43,2 mm
Circonférence des roues = (π x D = C)

Cycle 4 – Approfondissements – 5e, 4e, 3e Mathématiques - Chercher, Représenter, Raisonner, Calculer
Croisements entre enseignements: « Sciences, technologie et société »