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Sujet

Structures et mécanismes : L’effet des forces 

Description

Ces activités permettent à l’élève de comprendre, d’identifier et d’explorer des forces externes et internes inhérentes aux structures.

Durée de travail estimée

3 h (durée : 2 semaines)

Prérequis

Avoir complété les activités en lien avec Les forces dans les structures.

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 forces agissant sur les structures ainsi que de la résistance de diverses structures à ces forces.

Contenu(s) d’apprentissage

A1.1  utiliser une démarche de recherche et les habiletés connexes pour effectuer des recherches.

A1.2  utiliser une démarche expérimentale et les habiletés connexes pour effectuer des expériences.

 

Déroulement et directives

Mise en train :

1- Peut-être as-tu déjà observé lors de voyages, dans des livres ou autres des structures absolument incroyables?

Fais la lecture du texte Le savais-tu pour découvrir d’autres structures fascinantes.

Réfléchis…

– Comment penses-tu que ces pyramides ont été construites?
– Quels pouvaient être les outils ou appareils utilisés pour soulever les grosses pierres au plus haut de la structure?
– À quelles forces externes les pyramides sont-elles soumises?

Exploration

2- Tu es prêt ou prête à expérimenter? Utilise le fichier joint Expérimentation : La compression pour expérimenter sur la compression.

Réponds aux questions suivantes :

a- Lorsqu’un matériau dans une structure tend à s’étirer, quelle force agit sur ce matériau?
b- Lorsqu’un matériau dans une structure tend à s’écraser, quelle force agit sur ce matériau?

Les réponses se trouvent à la fin des activités qui suivent.  

3- Maintenant que tu connais mieux les forces internes, effectue la lecture du texte en fichier joint Un tour de force. Complète ensuite l’activité sur les forces internes qui se trouve au bas de la page.

Les réponses de cette activité se trouvent à la fin des activités qui suivent.  

4- Les connaissances acquises sur les forces internes et externes ont-elles fait en sorte que tu deviennes un expert ou une experte en la matière? Analyse les structures du fichier joint Qu’est-ce qui cloche? et détermine ce qui cloche dans les structures.

Lorsque tu as complété l’activité, consulte le fichier joint Corrigé de l’activité : Qu’est-ce qui cloche? afin de t’autocorriger.

5- Saurais-tu, cette fois, identifier les forces externes et internes qui agissent sur des structures? Observe les illustrations du fichier joint Les forces externes et les forces internes et détermine les forces présentes pour chacune des situations reliées aux structures. N’oublie pas d’expliquer tes choix!

Lorsque tu auras complété cette activité, vérifie tes réponses à l’aide du fichier joint Corrigé de l’activité : Les forces externes et les forces internes.

6- À ton tour!
Tu aimes les défis? Voici un défi pour toi en fichier joint : Le pont de pailles. Le défi consiste à construire un pont de 45 cm de long pouvant supporter la plus grande charge possible. Le tablier du pont doit mesurer entre 8 et 10 cm de large.
Prends connaissance du processus de résolution de problèmes technologiques et suis chacune des étapes pour t’aider à réussir le défi. Utilise la feuille de route en fichier joint pour noter tes idées et tes observations.
Si tu n’as pas de pailles, voici une façon originale d’en construire en utilisant des rouleaux de papier.

Voici les réponses de l’activité 2 :

a) Lorsqu’un matériau dans une structure tend à s’étirer, quelle force agit sur ce matériau? C’est la force de tension.

b) Lorsqu’un matériau dans une structure tend à s’écraser, quelle force agit sur ce matériau? C’est la force de compression.

Voici les réponses de l’activité 3 :

le coussin = compression
la chemise = tension
la rondelle de hockey = compression
les lacets de patins = tension

Activité(s) d’apprentissage

1- Lecture du texte Le savais-tu? pour découvrir des structures incroyables.
2- Expérimentation pour découvrir la force de compression et de tension.
3- Lecture du texte Un tour de force et activité sur les forces internes.
4- Activité d’observation de structures pour déterminer ce qui cloche.
5- Activité d’observation de structures afin d’identifier les forces externes et internes.
6- Fabrication d’un pont.

Matériel

4 guimauves
un morceau de carton
un contenant de plastique
du sable
une règle
pailles de papier ou papier journal
ruban cache