Ensemble de complément Énergie renouvelable

Générateur manuel

Abordez le sujet de la conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique en utilisant un générateur manuel.

45 à 90 min.
Avancé
Niveaux 6-8
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Connecter

5-10 Minutes

Les générateurs sont capables de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique. Le corps humain peut faire fonctionner un générateur en tournant la manivelle. Plus nous tournons vite, plus nous générons d’électricité.

À présent, construisez le générateur manuel et faites des recherches sur sa capacité à produire de l’énergie.

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Construire

20-25 Minutes

Construction du générateur manuel et de la Jeep
(Manuel de montage 1A et 1B, jusqu’à l’étape 16 page 15)

Testez les fonctionnalités du modèle. Vous pouvez réduire le frottement en desserrant les bagues. • Branchez les câbles correctement en appuyant fermement sur les prises. Assurez-vous d’avoir remis les joules (J) à zéro avant de continuer.

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Préparation de l’expérience
Tracez une ligne de départ pour la Jeep.

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Contempler

20-25 minutes

En un tour de main
Pour cette activité, les élèves doivent déterminer le nombre de joules (J) que le générateur manuel peut accumuler après une période de 60 secondes et la distance que peut parcourir la Jeep grâce à cette énergie.

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Tout d’abord, demandez aux élèves d’établir un pronostic et de le représenter dans un graphique à coordonnées. Le graphique doit montrer le nombre de joules accumulés sur une période de 60 secondes.

Puis, demandez aux élèves de faire les recherches nécessaires pour déterminer le nombre réel de joules pouvant être accumulés en tournant la manivelle du générateur manuel pendant 60 secondes. Faites-les lire et noter les résultats à chaque intervalle de 10 secondes. Demandez-leur ensuite de représenter ces résultats sur le même graphique que celui où figure leur pronostic.

Puis, demandez aux élèves de déterminer la distance que la Jeep peut parcourir grâce à la quantité de joules accumulés.

Les résultats sont variables. Les élèves pourront observer que la distance parcourue par la Jeep dépend de la quantité de joules accumulés.

Astuce
Réinitialisez le compteur d’énergie avant chaque essai.

Encouragez les élèves à réfléchir sur leurs recherches en leur posant des questions, telles que :
• Sur quels facteurs avez-vous basé votre pronostic ?
• Pouvez-vous expliquer vos résultats ? • Pouvez-vous identifier une tendance ou une théorie grâce à ces résultats ?

Pendant une période donnée, la quantité de joules accumulés est proportionnelle à la vitesse à laquelle la manivelle est tournée.
• Qu’avez-vous fait pour garantir l’exactitude de vos résultats sur le plan scientifique ?

Pour garantir l’exactitude de leurs résultats, les élèves doivent réaliser plusieurs essais en s’assurant que le point de départ de la Jeep et que la surface sur laquelle elle roule sont toujours les mêmes.

Le saviez-vous ?
Un pignon intermédiaire change le sens de rotation, mais n’a aucune incidence sur la vitesse de sortie.

Continuer

25-30 Minutes

L’engrenage
(Manuel de montage 1A et 1B, jusqu’à l’étape 1 page 16)

Pour cette activité, les élèves doivent déterminer le nombre de joules (J) que le générateur manuel peut accumuler après une période de 60 secondes, et la distance que peut parcourir la Jeep grâce à cette énergie.

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Tout d’abord, les élèves doivent construire le nouveau système d’engrenage du générateur manuel. Puis, selon leurs connaissances sur les caractéristiques des engrenages, demandezleur d’établir un pronostic et de le représenter sur un graphique à coordonnées. Le graphique doit représenter le nombre de joules accumulés sur une période de 60 secondes.

Puis, demandez aux élèves de faire les recherches nécessaires pour déterminer le nombre réel de joules pouvant être accumulés en tournant la manivelle du générateur manuel pendant 60 secondes. Faites-les lire et noter les résultats à chaque intervalle de 10 secondes. Demandez-leur ensuite de représenter ces résultats sur le même graphique que celui où figure leur pronostic.

Puis, demandez aux élèves de déterminer la distance que la Jeep peut parcourir grâce à la quantité de joules accumulés.

Les résultats varient, mais les élèves pourront observer une augmentation considérable du nombre de joules accumulés. Dans l’idéal, les élèves doivent prévoir une augmentation de 60 % du nombre de joules accumulés. La distance parcourue par la Jeep dépend de la quantité de joules accumulés.

Astuce
Réinitialisez le compteur d’énergie avant chaque essai.

Identification des variables
Demandez aux élèves d’identifier au moins trois variables différentes et de les écrire en expliquant clairement leurs effets sur l’efficacité du générateur manuel et de la Jeep.

Ces variables peuvent inclure le rapport d’engrenage, la longueur de la manivelle, la vitesse à laquelle la manivelle est tournée, la force et l’endurance de la personne qui tourne la manivelle ou encore la stabilité du générateur manuel. L’efficacité de la Jeep dépend de son poids, du système d’engrenage, du frottement et de la surface sur laquelle elle roule.

Le saviez-vous ?
L’unité d’énergie potentielle des aliments est la calorie (cal). Une calorie équivaut à environ 4,2 J.

Support pour l’enseignant

Les élèves découvriront les concepts suivants :
Accumulation énergétique
Consommation énergétique
Conversion énergétique
Recherche scientifique
Améliorations grâce à la conception technologique
Assemblage de composants
Évaluation
Utilisation de mécanismes (engrenages)
Construction
Identification de l’énergie
Recherche et évaluation des variables
Création de graphiques
Mesure des distances
Lecture des mesures
Gestion du temps

9686 Ensemble de machines simples et motorisées (nous vous recommandons de prévoir un ensemble pour deux élèves)
9688 Ensemble de complément Énergie renouvelable
Papier millimétré
Règle ou mètre
Chronomètre ou montre

Matériel pour les élèves

Fiche de travail de l’élève

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