Comprendre le monde dans lequel on vit… Introduction commune BO du 28 aout 2008 LA CULTURE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE ACQUISE AU COLLEGE A l’issue de ses études au collège, l’élève doit s’être construit une première représentation globale et cohérente du monde dans lequel il vit. Il doit pouvoir apporter des éléments de réponse simples mais cohérents aux questions :   «Comment est constitué le monde dans lequel je vis ? », « Quelle y est ma place ? », « Quelles sont les responsabilités individuelles et collectives ? ». 1

Comment produire une tension alternative ? Exao Situations d’accroche Utilisation de vidéos et d’animations Socle commun Découverte de métiers Réinvestissement par l’investigation B2i Thèmes de convergences 2

Situation d’accroche n°1 Comment produire une tension alternative? Compétence 1: Lire Situation d’accroche n°1 VIDEO : Comme tous les matins, Olivier prend sa voiture pour aller sur son lieu de travail. Le jour ne s’est pas encore levé et il fait froid. Il allume ses phares et met le chauffage. Après quelques kilomètres, il entend un bruit sourd sous le capot. Au bout de quelques minutes, il constate que le ventilateur de son chauffage tourne moins vite et que les phares de sa voiture brillent de moins en moins bien… Objectif 1 : dégager les problématiques. Objectif 2 : montrer que l’alternateur de bicyclette produit du courant, délivre une tension. Objectif 3 : à partir d’un matériel donné, essayer de produire une tension identique à celle de l’alternateur de bicyclette. Prouver que la tension est similaire à celle de l’alternateur de bicyclette.

Situation d’accroche n°2 Comment produire une tension alternative? Compétence 4: S’informer, se documenter À l’aide du site E.D.F http://www.edf.com/html/panorama/production/intro.html comprendre que l’alternateur est la partie commune à toutes les centrales et qu’il permet d’obtenir une tension alternative sinusoïdale. 4

Situation d’accroche n°2 Comment produire une tension alternative? PAGE D’ACCUEIL 5

EXEMPLE D’ANIMATION UTILISABLE PAR LES ÉLÈVES SUR LE SITE Situation d’accroche n°2 Comment produire une tension alternative? EXEMPLE D’ANIMATION UTILISABLE PAR LES ÉLÈVES SUR LE SITE 6

Objectifs du travail de recherche Situation d’accroche n°2 Comment produire une tension alternative? Compétence 4: S’informer, se documenter Objectifs du travail de recherche 1° Découvrir les différentes façons de produire de l'électricité: quel est le point commun des différentes centrales électriques ? 2° Extraire d'un document les informations relatives aux sources d'énergie: énergies renouvelables, développement durable. 3° Observer des animations, les comprendre et réinvestir les connaissances. 7

Une Shake lamp, comment ça marche? Comment produire une tension alternative? Compétence 3: Pratiquer une démarche scientifique Situation d’accroche n°3 Une Shake lamp, comment ça marche? Manipulation et observations d’une lampe Identification du couple aimant-bobine + nécessité mouvement

Situation d’accroche n°4 Comment produire une tension alternative? Compétence 5: Culture humaniste: avoir des repères historiques Situation d’accroche n°4 Histoire : quelques grands noms… Mais si le courant crée une aimantation… l’inverse ne serait-il pas possible ? L’idée est dans l’air – Colladon trouve presque… … mais c’est Faraday (1831) qui établit : « l’apparition de courant induit dans un solénoïde lorsqu’on y fait pénétrer un barreau aimanté » Très vite on imagine des électroaimants (Arago en 1821) Expérience d’Œrsted, professeur à l’université de Copenhague (1820 ) Puis une extraordinaire découverte par Volta: la pile en 1800 La machine à électriser de Otto Von Guericke… Deutsches Museum (Münich)

Tension aux bornes d’un alternateur de bicyclette Comment produire une tension alternative? Compétence 4: Créer, produire et exploiter des données Manipulations Exao (1) ● Durée totale acquisition : 0,096 s ● Nombre de points de mesure : 1201 ● Période d’échantillonnage : 80 s Tension aux bornes d’un alternateur de bicyclette

Tension aux bornes d’un alternateur de bicyclette Comment produire une tension alternative? Compétence 3: Utiliser un graphique Manipulations Exao (1) T T = 35,7 – 11,4 T = 24,3 Soit T = 24,3 ms. Tension aux bornes d’un alternateur de bicyclette

Créer, produire des données Comment produire une tension alternative? Compétence 4: Créer, produire des données Manipulations Exao (2) Le vent fait tourner une éolienne : on peut enregistrer la tension produite

Manipulations Exao (2) Comment produire une tension alternative? Compétence 4: Exploiter des données Manipulations Exao (2) Attention, une véritable éolienne délivre en toutes conditions un signal sinusoïdal

Manipulations Exao (3) Un GBF alimente un haut-parleur Comment produire une tension alternative? Compétence 4: Exploiter des données Manipulations Exao (3) Un GBF alimente un haut-parleur L’expérimentateur doit reproduire le « La 440 » du diapason

Manipulations Exao (3) Comment produire une tension alternative? Compétence 3: Savoir mobiliser des compétences mathématiques Manipulations Exao (3) On trouve une fréquence de 434 Hz … on n’est pas loin du La 440 Hz

Manipulations sans EXAO Comment produire une tension alternative? Compétence 4: Exploiter des données Manipulations sans EXAO Logiciel Audacity, version 1.3.9 Piste 1 : générer un son fréquence 440 Hz, amplitude 0,8 Piste 2 : générer un son fréquence 880 Hz, amplitude 0,8

Utilisation de vidéos et d’animations Comment produire une tension alternative? Compétence 3: Maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques Ces documents peuvent servir de situations d’accroche, de supports d’activités pour la validation de compétences informatiques,… Animation sur le barrage hydraulique Voyage en électricité : L’alternatif Vidéo du garagiste (situation d’accroche n°1)

Élaboration d’une fiche métier Comment produire une tension alternative? Compétence 7: Découvrir les métiers et les formations Découverte de métiers (1) Élaboration d’une fiche métier Travail effectué dans une classe de 3ème de 22 élèves dont 7 élèves de DP3 ( 1 heure en salle info) Présentation d’un rapport de stage d’un élève de la DP3 Élaboration d’une fiche métier par les élèves (métiers proposés: technicien photovoltaïque; diagnostiqueur de performance énergétique; ingénieur en énergies renouvelables) -Présentation orale pour quelques élèves

Découverte de métiers (2) Comment produire une tension alternative? TRAVAIL EFFECTUÉ DANS LE CADRE DE L’OPTION DÉCOUVERTE PROFESSIONNELLE 3H THÈME: LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

Découverte de métiers (2) Comment produire une tension alternative? Compétence 7: Découvrir les métiers et les formations Ce travail est mené en partenariat avec l’université Paul Verlaine de Metz. Il s’effectue en trois étapes: Projection des films de la séries ‘‘ profession chercheur’’ Intervention de chercheurs au collège Visite des laboratoires

Découverte de métiers (2) Comment produire une tension alternative? Ce travail a pour but de susciter des vocations et de faire découvrir le monde universitaire ainsi que l’importance de la recherche pour un pays. Il est aussi l’occasion de découvrir d’autres métiers scientifiques et de réaliser des fiches métiers ou des diaporamas.

Découverte de métiers (3) Comment produire une tension alternative? Compétence 1: S’exprimer à l’oral Évaluation Ce travail permet d’évaluer de multiples façons et dans différents domaines: Oral Socle commun dont B2i Les résultats des recherches peuvent être présentés aux autres élèves de troisième dans le cadre de l’orientation et valorise l’enseignement scientifique

Maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques Comment produire une tension alternative? Compétence 3: Maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques Thèmes de convergence Thème abordé : l’énergie Travail pluridisciplinaire : Sciences physiques - Allemand 2 séances de travail avec une classe de 3ème de 22 élèves, dont 13 germanistes.

Thèmes de convergence Comment produire une tension alternative? Compétence 2: Lire Écrire Thèmes de convergence Travail pluridisciplinaire : Sciences physiques - Allemand 1ère séance (1 heure) En salle informatique Découverte du vocabulaire Étude comparative des moyens de production de l'électricité entre l'Allemagne et la France -Étude comparative d’une facture d’électricité française et allemande 2ème séance ( 1 heure) En salle de sciences Réinvestissement du vocabulaire allemand Réinvestissement des connaissances d’électricité de 4ème ( loi d’Ohm) et de 3ème ( puissance, énergie)

B2i Quelques compétences B2i à valider… Comment produire une tension alternative? Compétence 4: S’approprier un environnement informatique de travail Adopter une attitude responsable S’informer, se documenter Travail pluridisciplinaire : Sciences physiques - Allemand Quelques compétences B2i à valider… C1.1 Je sais m’identifier sur un réseau… C1.2 Je sais accéder aux logiciels et aux documents disponibles à partir de mon espace de travail. C2.6 Je sécurise mes données. C4.3 Je sais utiliser les fonctions principales d’un outil de recherche sur le web. C4.4 Je sais relever des éléments me permettant de connaître l’origine de l’information. C4.5 Je sais sélectionner des résultats lors d’une recherche.

Réinvestissement par l’investigation (1) Comment produire une tension alternative? Réinvestissement par l’investigation (1) Activité autour d’un microphone*, ‘un générateur pas ordinaire’ * de type « dynamique »

Réinvestissement par l’investigation (1) Compétence 3: Pratiquer une démarche scientifique Comment produire une tension alternative? Réinvestissement par l’investigation (1) Quelques notes à la flûte font apparaître de belles sinusoïdes… « Quels peuvent être les constituants principaux d’un tel micro? »

Réinvestissement par l’investigation (1) Compétence 4: S’informer, se documenter Comment produire une tension alternative? Réinvestissement par l’investigation (1) Schéma du microphone dynamique: 1.Onde sonore, 2.Membrane, 3.Bobine mobile, 4.Aimant, 5.Signal électrique Source: Wikipedia

Un défi! Réinvestissement par l’investigation (2) Compétence 7: Faire preuve d’initiative Comment produire une tension alternative? Réinvestissement par l’investigation (2) Un défi! Comment faire tourner le moteur dans un sens avec l’alternateur ?