Premier engrenage

1. Préparer

• Lisez la documentation destinée aux élèves dans l’application Salle de classe EV3.
• Recueillez des informations sur les engrenages, afin d’aider vos élèves à comprendre des concepts tels que le rapport de transmission, les engrenages menants et menés et les engrenages intermédiaires.

2. Éveiller (5 min)

• Utilisez les idées évoquées dans la section Lancer une discussion ci-dessous pour engager une discussion en lien avec cette leçon.
• Répartissez les élèves en binômes.

3. Explorer (20 min)

• Demandez à chaque binôme de construire le modèle d’engrenage.
• Demandez-leur ensuite d’effectuer un test afin de vérifier que le modèle a été bien construit et qu’il fonctionne correctement.

4. Expliquer (10 min)

• Demandez à vos élèves de réaliser l'expérience pour chacune des combinaisons d'engrenage indiquées et de consigner leurs résultats.
• Assurez-vous qu’ils créent leur propre tableau de test.

5. Enrichir (10 min)

• Demandez à vos élèves de déterminer de quelle façon les différentes combinaisons d'engrenage sont liées au nombre de rotations et au sens de rotation.
• Demandez à chaque binôme de synthétiser brièvement les résultats de ses expériences.
• N'oubliez pas de prévoir un peu de temps pour tout ranger.

6. Évaluer

• Commentez les performances de chaque élève.
• N’hésitez pas à utiliser les rubriques d'évaluation fournies.

Les engrenages sont partout ! Pour faire simple, les engrenages sont des roues à dents qui s'engrènent pour transmettre un couple, augmenter ou réduire une vitesse, ou encore changer un sens de rotation.

Lancez une discussion sur les engrenages. Posez des questions pertinentes, telles que :

• Qu'est-ce qu'une roue d'engrenage ?
• Pouvez-vous citer des machines qui utilisent des engrenages ?
• Qu'advient-il du sens de rotation lorsque deux engrenages s’engrènent ?
• De quelle manière le rapport de transmission est-il lié au nombre de dents des engrenages ?

Instructions de montage

• Modèle d’engrenage

Utilisation du modèle
Placez le modèle sur une surface solide et plane. Assurez-vous que le repère de l’engrenage et le repère du moteur de référence pointent vers le haut. Exécutez le programme et suivez le repère de l'engrenage pour compter le nombre de rotations. Les deux moteurs doivent effectuer exactement une rotation. Les élèves modifieront l'engrenage du moteur droit et utiliseront le moteur gauche comme référence.

Expérimentation
Pendant l’expérience, partagez les astuces suivantes :

• Consignez le numéro de l'expérience, la mention multiplication ou démultiplication, le rapport de transmission, votre prédiction de ce qui va se passer, le nombre de rotations observé et le sens de rotation dans un tableau de test. Assurez-vous de laisser suffisamment d'espace pour pouvoir consigner d'autres observations.
• Réalisez l’expérience pour chaque combinaison d’engrenage.

Programme

Pour simplifier :

• Aidez vos élèves à déterminer la façon dont les combinaisons d’engrenage sont liées au nombre de rotations et au sens de rotation du repère de l’engrenage.
• Réduisez le nombre de combinaisons d’engrenage à tester.

Pour aller plus loin :

• Encouragez vos élèves à définir une fonction pour prédire le nombre de rotations en fonction du rapport de transmission.
• Demandez-leur de modifier le programme pour chaque combinaison d'engrenage, de sorte que le repère de l’engrenage effectue exactement une rotation.

Checklist d’observation de l’enseignant
Créez un barème adapté à vos besoins, par exemple :

1. Objectif partiellement atteint
2. Objectif atteint
3. Objectif dépassé

Utilisez les critères suivants pour évaluer la progression de vos élèves :

• Comprendre comment les engrenages affectent le sens de rotation de la roue entraînée
• Expliquer de quelle façon le rapport de transmission est lié au nombre de rotations de la roue entraînée
• Calculer le rapport de transmission en fonction du nombre de dents des roues d’engrenage

Auto-évaluation
Demandez à chaque élève de choisir le niveau qui représente le mieux ses performances.

• Bronze : J'ai réalisé les expériences, mais je n’ai pas réussi à prédire leur résultat en me basant sur la combinaison d’engrenage utilisée.
• Argent : Avec un peu d'aide, j'ai prédit le sens de rotation dans les expériences en me basant sur la combinaison d’engrenage utilisée.
• Or : J'ai utilisé mes connaissances sur les combinaisons d'engrenage pour prédire correctement le sens de rotation et le nombre de rotations dans les expériences.
• Platine : J'ai utilisé mes connaissances sur les combinaisons d'engrenage pour prédire correctement le sens de rotation et le nombre de rotations dans les expériences. J'ai aussi prédit leur impact sur la vitesse et le couple de la roue entraînée.

Pour intégrer des notions d’arts du langage :

• Demandez à vos élèves de rédiger un bref rapport présentant les résultats de leurs expériences ainsi que des exemples concrets de machines utilisant des engrenages.
• Demandez-leur de créer une présentation expliquant les résultats de leurs expériences et ce qu'ils ont appris.

Remarque : cela étend la durée du cours.

Les élèves qui ont apprécié ce cours pourraient être intéressés par les secteurs professionnels suivants :

• Fabrication et ingénierie (pré-ingénierie)
• Sciences, technologie, ingénierie et mathématiques (sciences et mathématiques)