Défi : « Faire tourner un bouchon sur lui-même le plus vite possible grâce au vent. »
Pré requis :
Electricité et engrenage
Objectif méthodologique :
Mettre en œuvre une démarche expérimentale
Objectif notionnel :
L’énergie éolienne : comprendre l’effet du vent sur un objet qui tourne.
Notion d’axe de rotation.
Matériel :
Dispositif :
Travail individuel sur le cahier d’expériences puis en groupes de trois.
Idée possible pour la présentation du cahier : problématique, ce que je pense, ce que je fais pour démontrer, ce que j’observe.
Déroulement :
Présentation du défi
Recueil d’hypothèses et choix du matériel
Expérimentation
Mise en commun : Les différents groupes présentent leur objet, expliquent son fonctionnement et mesurent les " performances " de celui-ci lorsqu'il tourne grâce à l'air généré par le sèche – cheveux ou le ventilateur.
Quatre paramètres déterminants sont à tester dans une deuxième séance :
Les paramètres à tester :
Dans cette deuxième partie, les élèves sont habitués à travailler en suivant une méthodologie : on peut tester les paramètres plus aisément car ils ont acquis les principes de la démarche d’investigation. Il est bon de faire travailler deux groupes sur le même paramètre. Cela demandera donc une ou deux séances, suivant l’effectif de la classe.
Chaque groupe d’élèves travaille sur un paramètre : position , taille ou nombre de pales.
La position des pales :
Les élèves testent avec 4 pales identiques (10cm / 3 cm) la position de celles-ci la plus performante : on arrive à la conclusion qu'elles doivent être en position oblique, toutes dans la même direction.
Chaque groupe doit construire des lots de 4 pales identiques mais de tailles différentes et mesure la tension obtenue avec chaque lot.
Conclusion : Ce sont les plus petites pales qui permettent à cet objet de tourner le plus vite.
Le nombre de pales :
Chaque groupe compare des nombres de pales différents.
Conclusion : Le nombre de pales idéal est de 3.
La matière des pales :
Conclusion : la matière n’a aucune incidence sur la vitesse de rotation.
Remarque : lors des expérimentations, la masse des objets change (matière, nombre de pales…). On ne teste qu’un seul paramètre, on ne tiendra donc pas compte de la masse.
Synthèse :
Prolongement possible :
Construire des éoliennes → Energie mécanique
Schéma |
Photo |
|
|
Schéma |
|
Schéma |
Photo |
|
|
Construire des moulins à eau → Energie électrique
Ces éoliennes peuvent être munies d’une dynamo pour allumer une diode.
ð Visite des éoliennes d’Opoul, Rivesaltes ou Salses.
