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ARTheque - STEF - ENS Cachan | Education Manuelle et Technique (C.E.S)

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Academic year: 2021

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Texte intégral

(1)

ÉQUCATIO M NUELLE ET TECHNIQUE

(E.M.T.)

par

A.

GRANDO, C.E.S. de LOUVROIL 59720

- Lors de la réunion générale de l'union régionale Nord, j'ai été amené à animer l'après-midi pédagogique.

- Le thème de notre réunion étant l'E.M;T., il était normal de présenter une leçon de technologie dans le cadre de l'E.M.T. au niveau 68 et 58.

- Pour que l'E.M.T. ne sombre pas dans le bricolage généralisé, il est bon de choisir des sujets sérieux et, pour tout ce qui concerne la partie «technologie», essayer dans la mesure du possible d'assurer et de main-tenir la liaison avec la physique.

- En 68 , la pression atmosphérique est abordée par le professeur de physique, ce qui m'a incitéàtraiter de la pompe en tant que moyen de transfert d'un liquide.

- Pour conserver le mystère de la leçon (si je puis

m'exprimer ainsi) il est bon de ne pas dire tout de suite que le sujet qui va être traité sera «la pompe», sans quoi les enfants vont se concentrer sur cet objet et essayer d'en faire une analyse désordonnée, alors qu'en prati-quant par touches successives à partir d'une seringue hypodermique, la pensée créatrice de l'enfant cheminera logiquement.

C'est à la demande de notre Président, Bernard Méry, que je présente ce modeste document, en deux parties.

• 1ère -partie: documents destinés aux maîtres. • 2ème -partie: documents destinés aux élèves.

- D'autre part des transparents et des maquettes animées passant en rétroprojection ont été utilisés.

e

11\ 11\

Il,/

2) Un siphon : figure 2 - Les enfants sont très volontaires pour mener à bien cette expérience, ils

savent qu'en «aspirant» à = - - = l'extrémité(e), le système va =:

::=.

-=

Cl se mettre en mouvement et

que le liquide va s'écouler de (a)en (bl.

- Une surprise est créee lorsque le professeur va démontrer que «l'aspiration»

n'est pas absolument nécessaire (je pense que cette par-tie n'est pas inintéressante).

- En effet, pour cette deuxième expérience relative au siphon, si l'on dispose d'un récipient à ouverture suffisamment grande, de façon à pouvoir plonger un tuyau en caoutchouc, le remplir d'eau et en procédant comme le montre les figures@et@ c'est-à-dire en pin-çant les deux extrémités, et en retournant ce tuyau de façon à ce qu'une extrémité plonge dans le liquide en (a) et en lachant la seconde extrémité, le liquide va s'écouler de (a) en (b).

- Oh!surprise, le liquide s'écoule sans qu'il y ait eu «aspiration».

- Sans entrer dans les détails, et pour cause «élèves très jeunes» on peut simplement faire remarquer que le tuyau est rempli de liquide et que les deux récipients ne se trouvent pas au même niveau.

- Il est possible en remontant la partie (e) du tuyau jusqu'au niveau du liquide en (a) que l'écoulement s'ar-rête, d'où l'importance des deux niveaux différents.

DI:ROULEMENT DE LA LEÇON

-Il VOCABULAIRE:

- Faire rechercher pendant quelques minutes des exemples de transport d'un liquide et des exemples de transfert d'un liquide. (A présenter sous forme d'un tableau à deux colonnes).

-. Faire citer ces exemples, les reclasser si nécessaire et faire tout commentaire utile.

- Si le transfert d'un liquide d'un fût dans un réci-pient par l'intermédiaire d'un «robinet à boisseau conique» n'est pas cité, insister en aidant les élèves si nécessaire, de même pour le siphon et la seringue.

1

ère •

PARTIE

DOCUMENTS DESTINeS AUX MAITRES

.. EXPI:RIENCES A FAIRE SI POSSIBLE:

1) Un fût: figureCD

- Question : si j'ouvre le robinet, que va faire le liquide?

- Réponse : dans toutes les classes, «par expé-rience», bon nombre d'élèves répondent : le liquide s'écoule.

- Évidemment, le liquide ne peut s'écouler, il faut une communication avec l'extérieur de façon à ce que la pression «atmosphérique» puisse se manifester.

- Dès lors, l'attention des élèves est orientée vers cette partie du cours de physique.

(2)

III EFFETS DE LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE:

1) Onutilise une ampoule: figùre 5 a) Casser une extrémité ; la pression atmosphérique se manifestant de toutes parts, le liquide ne peut s'écouler; _

b) Casser la deuxième extrémité ; la ~ pression atmosphérique se manifestant tou- ~

jours de toutes parts, le liquide étant pesant

§ .

peut s'écouler.

-::::=

2) Une seringue:

- En manipulant une seringue ou en faisant mani-puler une seringue, il est aisé de remarquer certains faits non sans importance (et toujours en rapport avec la physique).

a) Le piston étant en position basse, si on le remonte, le liquide monte.

Pourquoi?

1\ est bon ici de faire remarquer que si le liquide monte c'est parce que le piston crée une dépression dans le corps de la seringue et que la pression atmosphérique agissant au niveau du liquide dans le récipient, oblige le IiguidE) à monter dans le corps, phénomène généralement exprimé par le vocable «aspiration» (ce qui semble impropre).

b) Si le piston descend, le liquide sort de la seringue par le même orifice qu'à son entrée dans le corps. «A CE STADE, IL EST INTÉRESSANT D'OUVRIR UNE PARENTHESE».

1) Au lieu de placer le piston en bas du corps, le placer au milieu.

2) Faire monter le piston, le liquide monte, mais ne vient pas au contact du piston, le volume d'air subsiste toujours.

3) Boucher l'extrémité de la seringue à l'aide d'un doigt, pousser le piston, il descend légèrement puis s'immobi-lise.

Pourquoi?

- L'air est compressible (notion vue également en physique).

«FERMONS ICI LA PARENTHESE».

REPRENDRE L'EXPÉRIENCE INTERROMPUE PLUS PLUS HAUT:

c) Remplir la seringue;

d) Ne pas agir sur le piston. Que fait le liquide? Il reste dans le corps. Pourquoi?

La pression atmosphérique se manifeste de toutes parts.

e) Boucher l'extrémité de la seringue, pousser sur le piston.

Que fait le piston? Il reste fixe. Pourquoi?

Un liquide est incompressible (notion vue en phy-sique).

«A CE STADE LA PARTIE DU DOCUMENT PRÉVU POUR LES ÉLEVES ET PLUS EXACTEMENT LES

FIGURES

@

@ @

DONNENT LA DÉMARCHE

PÉDAGOGIQUE EMPLOYÉE».

(En aucun cas, il n'est question de commenter ce docu-ment, les élèves doivent trouver les différentes phases.' Les documents-élèves n'étant remis qu'une' fois la découverte réalisée).

Nota 1:

La solution qui consiste à percer le piston (figure

(1»)

pour que celui-ci puisse descendre n'est généralement pas trouvée de suite : plusieurs solutions sont très souvent proposées.

Par exemple: percer un trou dans la partie latérale du corps, à différents niveaux.

A partir de seringues en matière plastique, il est aisé de matérialiser toutes ces solutions, de façon à expéri-menter chaque idée avant de la rejeter et d'en arriver à une seringue dont le piston sera percé. (Une tige d'acier rougi permettra aisément le perçage de cestrous.)

Nota 2:

Les documents remis aux élèves devront être complé-tés par ceux-ci.

fig.11 fig.12 fig.13

4 fig.14

t

~

- - - -- -

_._ -

-1/,----

=

I/I/;~ = ~=-:: ///1 ~ b fig.15 fig. 16

(3)

2

ême •

PARTIE

DOCUMENTS

DESTIN~S

AUX

H~VES

TRANSFERT D'UN LIQUIDE

-Transporter et transférer un liquide sont deux choses

différentes.

TRANSPORT: passa gEl d'un lieuà un autre en portant.

e

Exemples de transports:

a) Passage d'une bouteille de la cave sur la table.

b) Passage d'un coffret d'ampoules de chez le phar-macienà chez soi.

c) Passage d'un seau rempli d'eau de l'évier dans la cour.

III LA PRESSION ATMOSPHJ:RIQUE : utilisation

d'une ampoule:

- Notion vue dans le programme de phvslque, - La pression atmosphérique se manifestant de toutes parts, le liquide ne peut s'écouler.

(Figure5bis)

- La pression atmosphé-rique se manifestant toujours de toutes parts, le poids du liquide provoque son écoule-ment (figure6 bis).

n

a • • • • • o ' • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 10bis fig.6bis 9 bis fig.5bis 8bis fig. 7 bis P-ourquoi?

III J:TUDE DU TRANSFERT D'UN LIQUIDE A

L'AIDE D'UNE SERINGUE:

1) Analyse technologique: a) Le corps:

- forme générale cylindrique;

- en bout, forme très amincie, destinée à recevoir l'aiguille.

b) Le piston:

- forme cylindrique, épousant très correctement le corps.

c) La tige de commande:

- forme particulière dépassant le corps.

Représentation schématique:(figure7 bis).

·

.

2) Manipulons cette seringue: Figure 8 bis:

a) Si le piston monte, le liquide .

b

lm!

fig. 2 bis

n

a

U

fig. 4 bis b

fig. 3 bis

Intéressons-nous plus particulièrement au tranfert d'un liquideà l'aide d'un tuyau souple.

TRANSFERT: passage d'un lieu-àun autre sans porter. • Exemples detransferts :

a) Passage d'un liquide d'une bouteille dans un verre.

b) Passage du liquide contenu dans la seringue dans un membre.

c) Passage de l'eau du château d'eau à chez soi.

Expérience faite en classe : figure 1 bis

- Pour transférer le Iiqui- ~r:t::'iTIm::t de (a) en (b) il semble qu'il

faille aspirer le liquide par

l'extrémité basse du tuyau fig. 1bis pour que le système

s'établis-se et que le récipient (b) se remplisse pendant que (a) se vide.

Remarque : cela est possible, mais pas absolument nécessaire si l'orifice du récipient (a) est suffisamment large.

Autres expériences faites en classe:

- Plonger le tuyau dans le récipient; attendre qu'il se remplisse de liquide. (Figure2 bis)

Pincer les deux extrémités du tuyau. (Figure3bis)

·

.

- Retourner le tuyau, mettre une extrémité dans le récipient (a). (Figure 4 bis)

Lâcher les extrémités.

- Le liquide s'écoule seul de (a) en (b).

- Le tuyau étant rempli de liquide d'une part, et la différence de niveau d'autre part, favorise l'écoulement du récipient (a) dans le récipient (b}.

Figure 9 bis:

b) Si l'on ne touche pas au piston, le liquide contenu dans le corps ne s'écoule pas.

Pourquoi? .

·

.

Figure 10bis:

c) Si le piston descend, le liquide .

·

.

(4)

-fig. 17

-En effet; le piston en.montant crée une dépression clans le corps èt la pression atmosphérique oblige le liquide à passer de la citerne dans le corps en

soulevant la.soupapeIa).

Figure 16. -'" Etpuis ?

Le piston descend,la soupape (a) à la base se ferme.

Le liquide pousse la soupape(b)du piston et de ce fait passe au-dessus du piston pour être pris en charge par celui-ci. .

«Les schémas 15 et 16 nous indiquent comment s'opère le transfert du liquide de la citerne vers

l'exétrleur»,

- La figure 17 nous montre la représentation sché-matique d'une pompe simple diteà balancier.

• • • • • • • • • • • • • • -!'• • • ~ . " . • • • • • • . • • •.•• • _. •

Pourquol ? , , , . , •.... '.' , , , . , . , , , ..•... Comme nous venons de le voir avec cette seringue, le transfert d'un liquide peut être réalisé, mais le même orifice sert à l'entrée et à la sortie du liquide.

- Poursuivons notre étude : améliorons cet objet de façon à ce que le liquide entre dans le corps parI~bas et le haut.

- Modifions légèrement les schémas ci-dessus et prévoyons un orifice de sortie dans la partie haute du corps.

- Ce qu i nous est donné par les figures 11 et 12. Figure 11 :

- Le piston monte, le liquide monte. Figure 12 :

- Le piston descend, le liquide descend. Il faut l'en empêcher.

Comment? Figure 13 :

Mettre une soupapeà la base (a),

Le liquide ne descend plus, niais le piston ne peut plus descendre (un liquide étant «incompressible») Que faut-il faire?

Figure 14 :

- Un trou dans le piston.

- Aprésent, il peut descendre. - Le liquide passe au-dessus du piston.

Mais

Si le piston monte, le liquide repasse par le même orifice et se retrouve sous le piston.

Que faut-il faire? Fi!,)ure15:

Placer une soupape (b) au-dessus du piston. Le piston en montant, transfère le liquide vers l'extérieu r.

Pendant ce temps, le liquide monte dans le corps de la pompe.

Figure

fig. 11 fig. 12 fig. 13
fig. 3 bis

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