Ensemble Mes premières machines

Carrousel

Découvrez et démontrez que la vitesse à laquelle un engrenage en fait tourner un autre dépend du nombre de dents de ces engrenages et de leur position.

30 à 45 min.
Débutant
Niveaux 3-5
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Connecter

(5-10 Minutes)

Sam et Sally aiment aller au parc d'attraction. Le carrousel est le manège qu'ils préfèrent. C'est tellement amusant de tourner en rond en saluant les amis et les membres de sa famille!
Aimez-vous les carrousels? Qu'aimez-vous le plus de ce manège? Quelles machines simples sont requises pour qu'un carrousel puisse tourner?

Construisons un carrousel!

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Construire

(10-15 Minutes)

1. En premier lieu, construisez le modèle A6 du carrousel et faites-le fonctionner.
Suivez les instructions de construction A des pages 34 à 42, étapes 1 à 11.

Une fois le modèle A6 du carrousel construit, vérifiez les éléments suivants :
Tournez la manivelle jaune pour vous assurer que le carrousel tourne;
Assurez-vous que la figurine est bien attachée. Les élèves peuvent utiliser Sam ou Sally, mais n'oubliez pas de leur dire qu'il est plus facile de compter le nombre de tours complets que fait un carrousel en installant une seule figurine sur le carrousel.

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Suggestion
Il faudrait rappeler aux élèves que la roue dentée menante est la poulie qui tourne grâce à une force extérieure, dans ce cas-ci votre main qui tourne la poignée jaune.

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Contempler

(10-15 minutes)

2. Comptez les dents sur les roues dentées. Commencez à compter à partir du point.

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Le modèle A6 comprend deux roues dentées : une roue dentée plate (8 dents) et une roue dentée en couronne (24 dents).

3. Regardez ensuite attentivement les images des modèles et comparez le modèle A6 du carrousel au modèle A7.
Encerclez les différences.
Que remarquez-vous? Expliquez les différences entre les modèles.
Les élèves devraient remarquer une différence tant dans la taille que dans le nombre de roues dentées utilisées dans le modèle A6 par rapport au modèle A7.

4. Regardez ensuite attentivement les images des modèles et faites une hypothèse. Si je compare le modèle A6 au modèle A7, je pense que le modèle (A6/A7) du carrousel tournera plus rapidement.
Encouragez les élèves à discuter dans leurs propres mots des effets que les différents aménagements de roues dentées peuvent avoir sur le carrousel. Pour l'hypothèse, il n'est cependant pas important que les élèves aient ou non la bonne réponse à ce moment-ci, car ils devraient faire une hypothèse qui sera ensuite vérifiée.

5. Essayez le modèle A6 du carrousel.
Si vous voulez que Sam ou Sally fasse un tour complet, combien de fois devezvous tourner la poignée?
Demandez aux élèves d'observer le point de départ de la poignée et de la figurine. Encouragez-les à faire plus d'un essai, pour s'assurer que leurs observations sont correctes. Les élèves doivent écrire leur réponse sur la feuille de travail de l'élève.

Remarque :
Si possible, gardez un exemple du modèle A6 du carrousel que les élèves pourront comparer avec le modèle de carrousel A7.

6. Construisez le modèle du carrousel A7 et faites-le tourner.
Suivez les instructions de construction A des pages 44 à 52, étapes 1 à 11. Encouragez les élèves à identifier les roues dentées et à compter les dents sur ces dernières. Quatre roues dentées sont utilisées dans le modèle : deux petites roues dentées plates à 8 dents, une roue dentée en couronne à 24 dents et une grande roue dentée plate à 40 dents.

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7. Essayez le modèle A7 du carrousel.
Si vous tournez la poignée à trois reprises, combien de tours complets fera Sam ou Sally?
Demandez aux élèves de porter attention à la position de départ de la poignée et des figurines, comme décrit ci-dessus. Encouragez-les à faire plus d'un essai, pour s'assurer que leurs observations sont correctes.

Trois tours d'une roue dentée possédant 40 dents produiront cinq tours du carrousel. Le rapport d'engrenage est de 3:5 (car 24/40 = 3/5) et le carrousel tournera beaucoup plus rapidement.

Suggestion
Il est recommandé que les élèves travaillent en équipe; un élève peut alors observer la figurine alors que l'autre fait faire un tour complet à la poignée.

8. Enfin, émettez une conclusion et vérifiez si votre hypothèse est juste.
Le modèle A7 du carrousel tournera beaucoup plus rapidement en raison de l'aménagement de multiplication composé des 40 dents de la roue dentée menante et des 24 dents de la roue menée.

Continuer

(10-15 Minutes)

On invite les élèves à analyser les roues dentées illustrées sur la feuille de travail de l'élève et à noter leurs observations.

Remarque :
aucune instruction de construction n'est incluse pour guider les élèves dans la phase Continuer, à part les suggestions illustrées sur les Feuilles de travail de l'élève.

Encouragez vos élèves à discuter dans leurs propres mots des effets que l'aménagement des roues dentées aura sur le carrousel, en favorisant la discussion par des questions, telles :
Décrivez ce qui s'est produit lorsque vous avez tourné la poignée.
Combien de fois avez-vous dû tourner la poignée pour que le carrousel fasse un tour? Pourquoi pensez-vous que ça a été le cas?
Décrivez de quelle façon fonctionne le modèle.
Qu'avez-vous fait pour vous assurer que vos observations étaient correctes?

L'on suggère que les élèves dessinent un engrenage ou des machines de la vie courante ou des mécanismes qui utilisent les roues dentées. Pour plus d'inspiration, veuillez lire ou présenter la section sur les roues dentées.

Optionnel
Pour les élèves plus avancés, vous pourriez penser à introduire les engrenages composés ou les rapports d’engrenage. Demandez en quoi consiste le rapport d'engrenage et montrez-leur à quelle vitesse, plus rapide ou plus lente, le carrousel tournera par rapport à la poignée.

Support pour l’enseignant

Les étudiants apprendront les éléments suivants :
Diminution de la vitesse de rotation;
Augmentation de la vitesse de rotation;
Mise de la roue dentée dans un certain angle.

Ensemble de construction de machines simples LEGO 9689 (nous vous recommandons de prévoir un ensemble pour deux élèves)

Matériel pour les élèves

Fiche de travail de l’élève

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