Des grandes roues
Objectif : Construire une grande roue
Cycles d'apprentissage: 2e et 3e cycles du primaire
Compétences du 21e siècle: Résolution de problème
Progression des apprentissages en S et T:
UNIVERS MATÉRIEL
Effets d’une force sur la direction d’un objet
Décrire l’effet d’une force sur un matériau ou une structure
Techniques et instrumentation
Conception et fabrication d’instruments, d’outils, de machines, de structures (ex. : ponts, tours), de dispositifs (ex. : filtration de l’eau), de modèles (ex. : planeur), de circuits électriques simples
Utiliser, dans un schéma ou un dessin, les symboles associés aux pièces mécaniques et aux composantes électriques
Tracer et découper des pièces dans divers matériaux à l’aide des outils appropriés
Utiliser les outils appropriés permettant une finition soignée
Logiciels utilisés (facultatif): Tinkercad, Illustrator ; Machine-outils (facultatif): Imprimante 3D, découpe laser
Cycles d'apprentissage: 2e et 3e cycles du primaire
Compétences du 21e siècle: Résolution de problème
Progression des apprentissages en S et T:
UNIVERS MATÉRIEL
Effets d’une force sur la direction d’un objet
Décrire l’effet d’une force sur un matériau ou une structure
Techniques et instrumentation
Conception et fabrication d’instruments, d’outils, de machines, de structures (ex. : ponts, tours), de dispositifs (ex. : filtration de l’eau), de modèles (ex. : planeur), de circuits électriques simples
Utiliser, dans un schéma ou un dessin, les symboles associés aux pièces mécaniques et aux composantes électriques
Tracer et découper des pièces dans divers matériaux à l’aide des outils appropriés
Utiliser les outils appropriés permettant une finition soignée
Logiciels utilisés (facultatif): Tinkercad, Illustrator ; Machine-outils (facultatif): Imprimante 3D, découpe laser
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Préparation
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Conception du manège
Dessiner les pièces du manège sur le logiciel Illustrator
Découper les pièces à la découpe laser
Assembler les pièces avec le pistollet colleur
À l'aide de la règle, repérer le centre de chaque section de la grande roue
Percer un trou du même diamètre que la paille
À l'aide de la règle, de la paire de pince et de la perceuse, couper les goujons, percer des trou dans la roue et passer les petits goujons à travers les deux sections de la roue
Passer un long goujon dans la paille au centre de la roue
Percer le bout du goujon avec la mèche de la perceuse pour y passer la partie rotative du moteur DC
Metteur un goutte de colle chaude au bout du goujon pour y fixer le moteur DC
Faire des tests pour voir la rotation de la grande roue
Découper les pièces à la découpe laser
Assembler les pièces avec le pistollet colleur
À l'aide de la règle, repérer le centre de chaque section de la grande roue
Percer un trou du même diamètre que la paille
À l'aide de la règle, de la paire de pince et de la perceuse, couper les goujons, percer des trou dans la roue et passer les petits goujons à travers les deux sections de la roue
Passer un long goujon dans la paille au centre de la roue
Percer le bout du goujon avec la mèche de la perceuse pour y passer la partie rotative du moteur DC
Metteur un goutte de colle chaude au bout du goujon pour y fixer le moteur DC
Faire des tests pour voir la rotation de la grande roue
Création des sièges en 3D
Tester le siège dans le SimLab de Tinkercad
Le laboratoire de simulation, appelé SimLab, dans Tinkercad est un laboratoire virtuel que l’on utilise sur l’ordinateur. Il permet de faire des expériences sans danger et sans casser du matériel. Lorsqu’on utilise le SimLab pour tester la gravité, on cherche à comprendre comment les objets tombent, roulent ou se déplacent.
La gravité est une force invisible qui attire tous les objets vers le sol. C’est elle qui fait tomber une balle quand on la lâche et qui nous empêche de flotter dans les airs. Dans le SimLab, l’ordinateur fait comme si cette force existait vraiment. Quand on place des objets comme des balles, des cubes ou des rampes et qu’on démarre la simulation, les objets se mettent à bouger vers le bas, exactement comme dans la vraie vie.
Les élèves peuvent alors observer que tous les objets tombent vers le sol, peu importe leur forme ou leur taille. Ils peuvent aussi voir que sur une pente, les objets roulent, et que plus un objet est placé haut, plus il met de temps à atteindre le sol. Le SimLab permet de recommencer l’expérience autant de fois qu’on le veut et de changer les objets pour mieux comprendre ce que fait la gravité.
Grâce à ce laboratoire virtuel, les élèves peuvent apprendre en essayant, en observant et en comparant, tout en restant en sécurité. Le SimLab devient ainsi un outil pour découvrir la gravité comme dans un vrai laboratoire de sciences, mais directement sur l’écran de l’ordinateur.
La gravité est une force invisible qui attire tous les objets vers le sol. C’est elle qui fait tomber une balle quand on la lâche et qui nous empêche de flotter dans les airs. Dans le SimLab, l’ordinateur fait comme si cette force existait vraiment. Quand on place des objets comme des balles, des cubes ou des rampes et qu’on démarre la simulation, les objets se mettent à bouger vers le bas, exactement comme dans la vraie vie.
Les élèves peuvent alors observer que tous les objets tombent vers le sol, peu importe leur forme ou leur taille. Ils peuvent aussi voir que sur une pente, les objets roulent, et que plus un objet est placé haut, plus il met de temps à atteindre le sol. Le SimLab permet de recommencer l’expérience autant de fois qu’on le veut et de changer les objets pour mieux comprendre ce que fait la gravité.
Grâce à ce laboratoire virtuel, les élèves peuvent apprendre en essayant, en observant et en comparant, tout en restant en sécurité. Le SimLab devient ainsi un outil pour découvrir la gravité comme dans un vrai laboratoire de sciences, mais directement sur l’écran de l’ordinateur.
Ralentir la grande roue avec des charges
Dans ce projet, les élèves utilisent un petit moteur DC alimenté par une pile de 9 volts pour faire tourner une grande roue. Comme le moteur tourne très vite, ils ont eu l’idée d’ajouter des écrous en métal sur la roue pour la ralentir. En faisant cela, ils augmentent la masse de la roue et surtout son inertie, c’est-à-dire la difficulté qu’a un objet à changer sa vitesse de rotation.
Quand la roue devient plus lourde, le moteur doit fournir plus d’effort pour la mettre en mouvement. La roue démarre donc plus lentement et n’accélère pas aussi vite qu’avant. C’est pour cette raison que la rotation semble plus lente. Une fois la roue lancée, cette inertie fait aussi qu’elle a tendance à continuer à tourner plus longtemps si on coupe l’alimentation, car une roue lourde résiste mieux à l’arrêt.
Pour le moteur, ajouter des écrous revient à augmenter la charge. Il doit « forcer » davantage, ce qui demande plus d’énergie à la pile et peut faire chauffer le moteur si la roue est trop lourde. Cette solution permet donc de comprendre comment la masse et l’inertie influencent le mouvement, mais ce n’est pas une méthode très précise ni idéale pour contrôler la vitesse.
En résumé, les écrous ne freinent pas directement la roue : ils la rendent plus difficile à accélérer. C’est cette augmentation d’inertie qui donne l’impression que le moteur tourne moins vite.
Quand la roue devient plus lourde, le moteur doit fournir plus d’effort pour la mettre en mouvement. La roue démarre donc plus lentement et n’accélère pas aussi vite qu’avant. C’est pour cette raison que la rotation semble plus lente. Une fois la roue lancée, cette inertie fait aussi qu’elle a tendance à continuer à tourner plus longtemps si on coupe l’alimentation, car une roue lourde résiste mieux à l’arrêt.
Pour le moteur, ajouter des écrous revient à augmenter la charge. Il doit « forcer » davantage, ce qui demande plus d’énergie à la pile et peut faire chauffer le moteur si la roue est trop lourde. Cette solution permet donc de comprendre comment la masse et l’inertie influencent le mouvement, mais ce n’est pas une méthode très précise ni idéale pour contrôler la vitesse.
En résumé, les écrous ne freinent pas directement la roue : ils la rendent plus difficile à accélérer. C’est cette augmentation d’inertie qui donne l’impression que le moteur tourne moins vite.
