La solidité des matériaux

Durée de travail estimée

Prérequis

Avoir complété les activités en lien avec Qu’est-ce qu’une structure?.

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

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Déroulement et directives

Mise en train :

1- Présenter l’histoire animée des trois petits cochons à l’élève si elle ou il ne la connaît pas. Si l’élève connaît ce conte, simplement vous y référer.

Poser les questions suivantes :
-Laquelle des trois maisons est la plus solide, selon toi? (La maison de brique)
-Penses-tu qu’une maison de carton ou de papier pourrait résister au souffle du loup? Pourquoi?
Faire la lecture des textes de la rubrique C’est génial! en fichier joint. Suite à cette lecture, poser cette question :

-Pourquoi les maisons de papier journal et de bouteilles ainsi que les meubles de carton sont-ils assez solides pour fabriquer des structures?

Faire remarquer à l’élève que les rouleaux de papier journal et les bouteilles sont empilés et les cartons sont pliés. Ce sont des façons utilisées pour solidifier des matériaux afin de les utiliser pour construire des structures solides.

Exploration :

2- Cliquer ici afin de présenter à l’élève les différentes techniques utilisées pour rendre les matériaux plus solides et ainsi rendre les structures plus solides. Expliquer chacune des techniques : Le tressage, le pliage, les couches et le changement de forme.

3- Lire avec l’élève l’expérience S’écraser… ne s’écrasera pas! en fichier joint. S’assurer de la compréhension de l’expérience à réaliser et d’avoir le matériel nécessaire. Guider tout au long de la réalisation de l’expérience. Mentionner à l’élève qu’elle ou il doit consigner ses observations en utilisant la Feuille de route S’écraser… ne s’écrasera pas.

À la fin de l’expérience, susciter un échange en posant les questions suivantes :
-Quelle position du cylindre est la plus solide?
-Est-ce que le nombre de couches rend la structure plus solide?
-Quel type de papier est le plus solide?

Encourager l’élève à réaliser le défi proposé à la fin du document qui consiste à construire un petit banc de papier assez solide pour soutenir un ourson en peluche.

4- Poursuivre avec une deuxième expérience, en fichier joint, soit La force du papier.
L’élève doit déposer le plus grand nombre possible de pièces de monnaie (une à la fois et au centre de la feuille) sur une feuille de papier soutenue par deux livres jusqu’à ce que les deux bouts de la feuille retroussent. Elle ou il doit répéter le processus en utilisant deux puis trois feuilles de papier tout en indiquant les résultats dans le tableau.
L’élève fera aussi un test en utilisant une feuille non pliée placée sur une feuille pliée en accordéon.

Guider tout au long de la réalisation de l’expérience.

Amener l’élève à constater que les plis en accordéon (forme triangulaire) rendent la structure plus solide. La structure peut donc soutenir une plus grande charge.

5- Engager une discussion sur les sculptures en posant ces questions :
-Comment nomme-t-on les structures taillées dans du marbre, de la glace, du plâtre, de la pierre, etc.? (Des sculptures)
-Où peut-on généralement admirer des sculptures? (Parterres de maisons, parcs, musées, etc.)

Expliquer à l’élève ce qu’est une sculpture en faisant allusion à des structures et à des matériaux qui leur sont familiers (p. ex. bonhomme de neige ou pâte à modeler).

Lire l’Entrevue avec Laurent Vaillancourt en fichier joint.

Si possible, lors d’une promenade en voiture, montrer à l’élève des sculptures présentes dans sa ville. En cliquant ici, elle ou il pourra voir des sculptures en Ontario.

6- À l’approche de l’été, demander à l’élève si elle ou il a besoin d’une nouvelle paire de sandales. Discuter de quels matériaux sont faites ses sandales et si elles sont solides.

Poser la question suivante : Que penserais-tu d’une paire de sandales en papier? Comment t’y prendrais-tu pour fabriquer des sandales en papier? Laisser l’élève s’exprimer au sujet de la construction de sandales.

Présenter à l’élève la marche à suivre en fichier joint Des sandales en papier pour la construction des sandales et lui permettre de les construire.

Après la construction, faire remarquer à l’élève que la modification de la forme du papier journal et les couches de papier journal ont permis de construire une structure assez solide pour supporter son poids.

Également, susciter la réflexion sur le port de ces sandales : Elles sont déconseillées lorsqu’il pleut, sur des terrains irréguliers, sur une piste de course, etc.

Activité(s) d’apprentissage

1- Lire C’est génial!
2- Visionner des techniques de solidification des matériaux.
3- Compléter l’expérience S’écrasera…ne s’écrasera pas!
4- Compléter l’expérimentation La force du papier.
5- Lire une Entrevue avec Laurent Vaillancourt.
6- Fabriquer Des Sandales en papier.

Matériel

Expérience S’écrasera…ne s’écrasera pas!

• 6 demi-feuilles de papier
• 2 trombones
• Ruban adhésif
• Livres de dimensions identiques

Expérience La force du papier

• Des feuilles de papier
• Deux gros livres
• Des pièces de un cent

Construction Des Sandales en papier

• Papier journal
• Ciseaux
• Règle
• Ruban-cache
• Agrafeuse
• Colle en bâton
• Fusil à colle chaude et bâtons de colle
• Gants de protection
• Lunettes de sécurité