Le parachute de léonard de Vinci
Objectif : Fabriquer un parachute en s'inspirant des plans de Léonard de Vinci
Cycles d'apprentissage: 1er, 2e et 3e cycles du primaire
Compétences du 21e siècle: Résolution de problème
Progression des apprentissages en S et T:
Observation des effets d’une force sur un objet
Comparaison du mouvement d’objets
Lien entre caractéristiques d’un objet et son comportement
Identifier et décrire des matériaux (papier, plastique, tissu, ficelle, etc.)
Comparer des matériaux selon leurs propriétés
Choisir un matériau selon une fonction
Identifier un problème à résoudre
faire descendre un objet lentement
Imaginer et proposer des solutions
Fabriquer un objet simple
Tester et améliorer une construction
Cycles d'apprentissage: 1er, 2e et 3e cycles du primaire
Compétences du 21e siècle: Résolution de problème
Progression des apprentissages en S et T:
Observation des effets d’une force sur un objet
Comparaison du mouvement d’objets
Lien entre caractéristiques d’un objet et son comportement
Identifier et décrire des matériaux (papier, plastique, tissu, ficelle, etc.)
Comparer des matériaux selon leurs propriétés
Choisir un matériau selon une fonction
Identifier un problème à résoudre
faire descendre un objet lentement
Imaginer et proposer des solutions
Fabriquer un objet simple
Tester et améliorer une construction
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Mise en situation
- Lire l'album Les défis de Leonardo aux élèves
- L'album est une incursion romancée de la vie de Léonard de Vinci. L'auteur Gérald Stehr met à l'avant-scène la démarche scientifique et la créativité du grand maître. Un album tout indiqué pour aborder l'interdisciplinarité entre la science, la technologie et l'art
- Discuter avec les élèves de l’importance des essais-erreurs et de s'inspirer de la nature (biomimétisme).
- Aborder avec eux le vol, la gravité et la résistance de l'air
- L'album Drôle d'engin pour Valentin est un complément intéressant puisqu'il introduit certaines des inventions célèbres notamment le parachute, l’ornithoptère (une machine volante inspirée des oiseaux, des machines de transport ou de protection et présente les croquis et les plans d’inventeur
Stehr, G. (2008). Les défis de Leonardo. Paris : L'école des loisirs.
Comment un petit garçon comme les autres est-il devenu Léonard de Vinci ?. En restant sage dans son coin et en étudiant ? Pas du tout !. En réfléchissant, en jouant, en faisant des expériences, mais aussi en rêvant et en se disputant avec d'autres garçons.... C'est par l'observation d'un oiseau tombé du nid que cette histoire commence. Elle aboutira à la rencontre, à Florence, de Maître Verrocchio, le célèbre artiste qui formera Léonard.. Mais, pour l'instant, ce dernier ne sait encore rien de son avenir.. Il trace des plans et étudie des mécanismes pour propulser un objet en l'air et le faire retomber en douceur... (mot de l'éditeur)
Comment un petit garçon comme les autres est-il devenu Léonard de Vinci ?. En restant sage dans son coin et en étudiant ? Pas du tout !. En réfléchissant, en jouant, en faisant des expériences, mais aussi en rêvant et en se disputant avec d'autres garçons.... C'est par l'observation d'un oiseau tombé du nid que cette histoire commence. Elle aboutira à la rencontre, à Florence, de Maître Verrocchio, le célèbre artiste qui formera Léonard.. Mais, pour l'instant, ce dernier ne sait encore rien de son avenir.. Il trace des plans et étudie des mécanismes pour propulser un objet en l'air et le faire retomber en douceur... (mot de l'éditeur)
Elschner, Géraldine et Saillard, Rémi (2013). Drôle d’engin pour Valentin. Saint-Pierre-des-Corps : L’élan vert.
Léonard de Vinci était un inventeur de génie, ça ne fait aucun doute. Or, présenter la vie et l’œuvre de ces grands de la science n’est pas toujours une mince affaire pour l’enseignant. Il y a toutefois des bijoux d’albums qui facilitent grandement notre travail de vulgarisation. À travers le récit de Léon le berger et de Valentin le mouton, cet album docu-fiction rend hommage avec brio à celui à qui on doit notamment l’invention du char d’assaut, du parachute, du bateau à au...bes, du roulement à bille, de ponts, etc. Sous la pluie, la laine de Valentin rétrécit et prend de l’expansion lors du séchage. Pour aider à résoudre les problèmes capillaires de son ami, Léon le berger multiplie les prouesses. Il fait des croquis, part à la recherche de matériel et invente mille et une machines pour protéger son ami des intempéries. Si chaque nouvelle invention apporte son lot de péripéties, notre inventeur sympathique ne se laisse pas abattre. Chemin faisant, il reproduit une à une les inventions de Léonard de Vinci. L’album se termine par une (trop) courte biographie des inventions de Léonard de Vinci. Un album à se procurer pour introduire l’œuvre du grand inventeur.
Léonard de Vinci était un inventeur de génie, ça ne fait aucun doute. Or, présenter la vie et l’œuvre de ces grands de la science n’est pas toujours une mince affaire pour l’enseignant. Il y a toutefois des bijoux d’albums qui facilitent grandement notre travail de vulgarisation. À travers le récit de Léon le berger et de Valentin le mouton, cet album docu-fiction rend hommage avec brio à celui à qui on doit notamment l’invention du char d’assaut, du parachute, du bateau à au...bes, du roulement à bille, de ponts, etc. Sous la pluie, la laine de Valentin rétrécit et prend de l’expansion lors du séchage. Pour aider à résoudre les problèmes capillaires de son ami, Léon le berger multiplie les prouesses. Il fait des croquis, part à la recherche de matériel et invente mille et une machines pour protéger son ami des intempéries. Si chaque nouvelle invention apporte son lot de péripéties, notre inventeur sympathique ne se laisse pas abattre. Chemin faisant, il reproduit une à une les inventions de Léonard de Vinci. L’album se termine par une (trop) courte biographie des inventions de Léonard de Vinci. Un album à se procurer pour introduire l’œuvre du grand inventeur.
On met à l'essai le parachute de Léonard De Vinci
- Discuter avec les élèves des inventions de Léonard de Vinci et du fait qu'il s'est limité dans son oeuvre à concevoir des inventions et non de les fabriquer
- Demander aux élèves « Qu'arriverait-il si on créait de toute pièce une invention de Léonard de Vinci ? »
- Vers 1485, Léonard avait dessiné un parachute en forme de pyramide avec cette idée : « Si un homme possède une tente de toile… il pourra se jeter de n’importe quelle hauteur sans se blesser. »
- Annoncer aux élèves qu'un parachutiste britannique, Adrian Nicholas, et une équipe d’ingénieurs ont construit un modèle fidèle aux dessins de Léonard de Vinci et l’ont testé en sautant d’une montgolfière. Le parachute a bien fonctionné : il a ralenti la descente du parachutiste.
- Présenter la capsule suivante aux élèves
- Revenir avec les élèves sur le visionnement et faire ressortir avec eux quelques faits intéressants : des idées vieilles de plusieurs siècles peuvent être ingénieuses, les scientifiques et ingénieurs testent des prototypes, les inventions passent par des essais et des améliorations, la science et la technologie évoluent grâce à l’expérimentation, etc.
- Comparer ce parachute aux modèles modernes et faisant ressortir les limits du parachute de Léonard de Vinci : il était lourd et rigide, les parachutes actuels sont légers, souples et plus sécuritaires, mais les deux utilisent toutefois le même principe : augmenter la résistance de l’air pour ralentir la chute
On teste la gravité et la résistance de L'air
- Présenter deux feuilles de papier identiques aux élèves et demander : « Qu'arriverait-il si je laissais tomber ces feuilles en même temps et de la même hauteur ? »
- Recueillir les conceptions premières des élèves
- Laisser tomber les deux feuilles en même temps et demander aux élèves de décrire ce qu'ils voient
- Les deux feuilles ont des mouvements qui oscillent et tourbillonnent et arrivent à peu près en même temps au sol
- « Qu'arriverait-il si je laissais tomber cette feuille en même temps et de la même hauteur qu'une autre feuille, mais chiffonnée ? »
- Recueillir les conceptions premières des élèves
- Observations : La feuille intacte présente une grande surface à l’air. L’air pousse davantage contre elle et ralentit sa chute. La feuille en boule présente une surface beaucoup plus petite. Elle rencontre moins de résistance et tombe plus rapidement. Les deux feuilles subissent pourtant la même force de gravité, mais l’effet de l’air est différent selon leur forme
- Discuter avec les élèves de l’influence de la surface d’un objet, la résistance de l’air, le rôle de la forme dans le mouvement
- Présenter aux élèves l'expérience de la chute des corps de Galilée qu'il aurait réalisée autour de 1590
- Visionner la capsule suivante
Retour sur la capsule
1. La gravité attire tous les objets vers le sol
Avec l’expérience de Galilée, les élèves découvrent que :
Avec l’expérience de Galilée, les élèves découvrent que :
- la Terre attire tous les objets ;
- sans l’air, des objets tombent à la même vitesse ;
- ce n’est pas seulement le poids qui explique qu’un objet tombe plus vite qu’un autre.
- Avec la feuille de papier intacte et celle en boule, les élèves constatent que :
- la forme de l’objet change sa vitesse de chute ;
- une grande surface « attrape » davantage l’air ;
- l’air agit comme une force qui freine.
- Le parachute fonctionne parce qu’il : possède une très grande surface, retient beaucoup d’air, ralentit la descente de l’objet suspendu.
- Les élèves peuvent alors comprendre que : plus la surface du parachute est grande, plus la chute est lente, la forme et les matériaux influencent l’efficacité et les ingénieurs utilisent ces principes pour concevoir des objets sécuritaires.
Quand est-il de la chute de 2 corps lorsque la résistance de l'air n'opère pas ?
- Présenter aux élèves un marteau et une plume (dans ce cas-ci, nous avons utilisé une plume de Dindon sauvage)
- Demander aux élèves : qu'arriverait-il si on laissait tomber ces deux objets de la même hauteur ?
- Recueillir les conceptions premières des élèves
- Présenter aux élèves une capsule vidéo filmée pendant la mission Apollo 15 sur la Lune en 1971
Explication simple : sur la Lune, il n'y a presque pas d’air donc tous les objets tombent à la même vitesse - Observation avec les élèves : le marteau et la plume tombent en même temps
Préparation
Matériel pour chaque équipe de 2 élèves :
- sac de poubelle (voile)
- ficelle de boucherie (suspentes)
- anneau de métal (poids)
Déroulement
- Découper le sac en gardant la plus grande surface possible
- Faire 4 trous (ou 6-8 pour enrichir aux coins ou répartis sur la surface du pourtour
- Attacher les ficelles de longueurs égales
- Relier les ficelles à l’anneau en prenant soin de bien le centrer
