Les triangles et les structures

Durée de travail estimée

Prérequis

Avoir complété les activités en lien avec Qu’est-ce qu’une structure? et La solidité des matériaux.

Attente(s)

A1. utiliser une démarche de recherche, une démarche expérimentale et un processus de design en ingénierie pour effectuer des recherches et des expériences ainsi que pour résoudre des problèmes, tout en respectant les consignes de santé et de sécurité.

D2. démontrer sa compréhension des concepts de solidité et de stabilité pour des structures de diverses formes et fonctions, ainsi que des facteurs qui influent sur la solidité et la stabilité de ces structures

Contenu(s) d’apprentissage

D2.7  expliquer la fonction des entretoises et des attaches dans les structures soumises à une charge.

Déroulement et directives

Mise en situation :

1- Questionner l’élève : As-tu déjà vu des structures de forme ronde? En as-tu déjà vu qui ressemblaient à une boule (à une sphère)? D’après toi, pourquoi ces structures ne s’écroulent-elles pas en mille morceaux?

Faire la lecture avec l’élève de la bande dessinée en fichier joint Carcajou et la boule splendide.

Demander à l’élève quelle a été la façon utilisée par M. Buckminster pour construire la structure et si elle ou il a déjà vu d’autres structures qui ont des triangles.

Exploration :

2- Présenter à l’élève l’affiche Pour une plus grande solidité. Lire avec l’élève le texte d’introduction. Demander à l’élève d’observer les deux images sur le napperon qui représentent un carré et un triangle. Fournir le matériel nécessaire afin qu’elle ou il reproduise ces deux montages. Lorsque les montages sont faits, questionner l’élève :

-Quelles sont les formes que tu as reproduites à l’aide des bâtons et des attaches?
-Si tu pousses sur le dessus de chaque forme, quels sont les effets de la force appliquée?
(À cause de la force de poussée, il y a une pression; le carré s’écrase et se déforme. Le triangle garde sa forme. Les bâtons peuvent se courber légèrement vers l’intérieur selon l’intensité de la force appliquée.)
-Si tu étires les côtés de chacune des formes pour créer une traction, quels sont les effets de la force appliquée?
(À cause de la force de traction, il y a une tension; le carré est étiré et finit par s’écraser et se déformer. Le triangle garde sa forme. Les bâtons peuvent se courber légèrement vers l’extérieur selon l’intensité de la force appliquée.)

-Lequel de ces deux montages garde le plus sa forme? (Le triangle.)
-Comment pourrais-tu solidifier davantage le carré et le triangle? (Mettre un bâton de sucette glacée en diagonale sur le carré afin de former deux triangles.)

-Quelle est la forme qui aide à solidifier le plus les structures? (Le triangle.)

Amener l’élève à comprendre qu’en construction, le triangle est la forme géométrique la plus utilisée lors de construction de structures.

3- Inviter l’élève à observer l’image de la passerelle sur l’affiche Pour une plus grande solidité. Présenter et expliquer les mots attache, entretoise et traverse en cliquant sur les liens de ces mots sur l’affiche.

Afin que l’élève s’approprie ce nouveau vocabulaire, faire cette activité de mime : lorsque vous dites le mot entretoise, elle ou il croise ses bras à la verticale pour former deux entretoises. Si vous dites le mot traverse, elle ou il doit mettre ses deux bras bien droits et les allonger devant elle ou lui.

4- Inviter l’élève à visionner le diaporama La construction avec des triangles.

5- Poursuivre en posant des questions comme celles-ci :
– Sais-tu ce qu’est un parc aquatique? (Un parc d’attractions comprenant des piscines à vagues, des glissades géantes, des jets d’eau, des cascades, etc.)
-Quelles structures trouve-t-on dans un parc aquatique? (Glissades, escaliers, chutes, etc.)
-Quelles qualités doivent avoir les structures dans les parcs aquatiques? (Solides, lisses, attrayantes, hautes, de couleurs vives, etc.)

Lire avec l’élève la section La solidité des structures des parcs aquatiques du texte en fichier joint Calypso, le parc aquatique.

6- Permettre à l’élève d’utiliser l’ordinateur pour faire l’activité interactive suivante sur la solidité et approfondir sa compréhension des traverses et entretoises en lien avec la solidité d’une structure.

7- Continuer l’exploitation de l’affiche Pour une plus grande solidité, en faisant observer à l’élève l’image de la toile d’araignée et l’image du nid d’oiseau. Poser la question suivante :
-Que remarques-tu lorsque tu observes ces deux structures?

Amener l’élève à constater que, pour solidifier leurs abris, les animaux utilisent les techniques de solidité apprises. On aperçoit des triangles dans la toile d’araignée. Le nid d’oiseau comporte plusieurs couches de petites branches; certaines branches sont torsadées, ce qui ressemble à la technique du tressage.

8- Proposer à l’élève d’aller marcher dans le quartier et de repérer, tout en marchant, les triangles qui se trouvent dans les structures. Faire observer les différentes techniques de solidité utilisées. Par exemple, le toit de la maison est solidifié à l’aide d’une forme géométrique, le triangle. Le toit des maisons, le toit des cabanons, les conifères forment chacun un triangle. On retrouve des entretoises sur les ponts, les passerelles, les clôtures, les structures de balançoires, etc. Voilà des occasions de faire un lien entre l’environnement et les apprentissages de l’élève sur le sujet de la solidité des structures.

Activité(s) d’apprentissage

1- Lire la bande dessinée Carcajou et la boule splendide.
2- Expérimenter avec un carré et un triangle.
3- Prendre connaissance des parties qui servent à solidifier les structures (attaches, entretoises et traverses).
4- Visionner le diaporama La construction avec des triangles.
5- Lire Calypso, le parc aquatique.
6- Réaliser une activité interactive sur la solidité.
7 – Reconnaître des techniques de solidité utilisées en observant deux structures.
8- Repérer, dans le quartier, des structures qui comportent des triangles et autres techniques de solidité.

Matériel

• Sept bâtons de sucette glacée
• Sept attaches parisiennes
• Un poinçon ou une petite perceuse manuelle
• Des ciseaux
• Des gants
• Des lunettes de sécurité