LIVRET enseignant Transmission Mouvementpedagogie.ac-toulouse.fr/ia81sciences/FILES/files/evaluations/LVTA... · Pour un engrenage, on appelle rapport de transmission « r », le

Test d’acquisition de compétences en Sciences et Technologie Académie de Toulouse - Groupe PRESTE – Mars / Avril 2013

DOCUMENT pour l’ENSEIGNANT

Sujet 2 Support expérimental : (Durée indicative : 60 minutes )

Les divers items de compétences de la démarche d'investigation peuvent être mis en œuvre à partir de recherchedocumentaire sans recours à l’expérimentation. Nous proposons d’en tester certains à partir d'un document puis d'un dispositifexpérimental faisant référence à des connaissances sur les transmissions de mouvements, point des programmes intégré audomaine : « Les objets techniques » (cycle III).Des items de compétences dans le domaine associé des Mathématiques ainsi que dans celui de la Maîtrise de la langueseront aussi évalués.

Compétence 3 - « Les éléments de mathématiques et de la culture scientifique et technologique » Items testés par le dispositif proposé (livret de compétences de l’élève palier 2):

Pratiquer une démarche scientifique ou technologique : • Savoir observer : items Dex01 • Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter : item Dex02• Exprimer et exploiter les résultats d’une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique : items Dex03

Maîtriser des connaissances dans le domaine scientifique et les mobiliser dans des contextes scientifiques différentset dans des activités de la vie courante : « les objets techniques » (items Obt…)

Éléments des programmes 2008/2012 : Connaître des dispositifs de transmission et de transformation du mouvement.• Dès qu'au moins deux roues dentées sont en contact [les dents s'engrènent], on parle d'engrenage. Deux roues à

gorge (appelées poulies) sont reliées par des courroies de transmission ; deux roues dentées distantes sont reliéespar une chaîne.Pour mettre en mouvement un engrenage ou un système de poulies, il faut exercer une force motrice sur la pièceentraînante (roue dentée ou poulie) : item ObT01

• Dans un engrenage de 2 roues [extérieures l'une à l'autre] la roue entraînée (menée) tourne en sens inverse de laroue entraînante (menante, motrice). Dans un train d'engrenage, les roues paires tournent en sens inverse des rouesimpaires : item ObT02

• Un engrenage peut modifier la vitesse de rotation des roues. Si la roue entraînante est plus grande que la roueentraînée, cette dernière tourne plus vite que la première. Si la roue entraînante est plus petite que la roue entraînée,cette dernière tourne moins vite que la première. : item ObT03

• On peut prévoir le nombre de tours qu'effectuera la roue entraînée par rapport au nombre de tours de la roueentraînante, en calculant le rapport entre leurs nombres de dents (ou le rapport entre les diamètres des poulies) : itemObT04

• Transformation de mouvement. En couplant roue dentée et crémaillère, par exemple, on peut transformer unmouvement de rotation en mouvement de va-et-vient et inversement. : item ObT05

Éléments de mathématiques - items testés par le dispositif proposé :• Utiliser les techniques opératoires des quatre opérations sur les nombres entiers et décimaux : item MNC02.• Résoudre un problème mettant en jeu une situation de proportionnalité : item MOG03

Compétence 1 - « La maîtrise de la langue française » - items testés par le dispositif proposé :• Repérer dans un texte des informations explicites : MLL01• Répondre à une question par une phrase complète à l’écrit : item MLE02

Codages des items : 0 pas de réponse

1 réponse juste

9 réponse fausse ou partielle

Test d’évaluation de compétences sciences 2013 - Groupe PRESTE Académie de ToulouseSujet 2 / Page 1 sur 7

PASSATION SUJET 2 Temps estimé 60 minutes Ce premier sujet est composé de deux parties, A et B.

PARTIE A - Connaissances Temps estimé 20 minutes

Maîtriser des connaissances dans divers domaines scientifiques et les mobiliser dans des contextes scientifiquesdifférents et dans des activités de la vie courante. Domaine : les objets techniques La partie A correspond à une évaluation de connaissances qu'il paraît intéressant de mener avant de donner accès àla partie B, investigations. Il est préférable d'effectuer en conséquence un tirage séparé des pages 1 à 4 puis 5 et 6,ces dernières étant source d’informations pour renseigner les premières.

Question 1 (temps de passation: 6 minutes )

Dire : “Observez bien le dessin. Il représente le dessin d’un dispositif ancien pour moudre du blé. Vous devez, envous aidant du texte, compléter ce dessin en écrivant les noms des trois parties A, B et C du dispositif notées sur ledessin.”


Question 2 (temps de passation: 2 minutes )Dire : “ Observez le fonctionnement général du moulin sur la figure 1 puis indiquez avec une flèche dans quel senstourne chaque roue dentée sur les détails des figures 2, 3 et 4. Par exemple :

Fig 2 Fig 3 Fig 4

Validation figure 2 (code 1) item 17 « Les objets techniques, sens de rotation des roues dentées /Obt02 » si tous les sens derotation sont correctement indiqués.Fig2 - La transmission est directe : pas d'inversion du sens de rotation.Fig3 - La transmission se fait entre 2 roues dentées : le sens de rotation s'inverse.Fig4 - La transmission se fait entre 3 roues dentées mais 2 d'entre elles sont solidaires par leur axe : le sens de rotations'inverse.

Question 3 (temps de passation: 3 minutes)Dire : « Observez le dessin : la roue dentée de 80 dents entraîne la roue de 20 dents et met ainsi en mouvement lameule tournante. En tenant compte du nombre de dents de chaque roue, cochez la ou les réponses qui vousparaissent correctes.Cochez les réponses possibles. »

Validation item 18 « Prévoir le nombre de tours en fonction du nombre de dents /ObT 04 » Code 1 si l’élève a coché les réponses suivantes :

• « Quand la roue dentée de 20 dents fait un tour complet la meule tournante fait un tour complet. »• « Quand la roue dentée de 80 dents fait un tour complet la meule tournante fait plus d'un tour. »

Question 4 (temps de passation: 2 minutes)Dire : « Dans ces 3 moulins, une des meules tourne plus vite que les autres. Indique de quel moulin il s'agit.»

Validation item 19 « Les objets techniques, vitesse de rotation des engrenages /Obt03 »Code 1 si c'est la meule du moulin 3.Code 9 si c'est la meule du moulin 2 (l'élève a compris l'importance de l'engrenage mais n'a pas su interpréter correctement lesrapports de vitesse entre les roues dentées) ou si c'est la meule du moulin 1.

Informations complémentaires pour l'enseignant :

Définition du rapport de transmission « r » d'un engrenage à deux roues

Pour un engrenage, on appelle rapport de transmission « r », le rapportdu nombre de Tours effectués T2 par la roue 2 entraînée (ou menée) surle nombre de Tours effectués T1 par la roue 1 entraînante (ou menante)sur le même intervalle de temps.

- Ce rapport est aussi égal au rapport inverse du nombre de dents desroues respectivement Z1 et Z2

- Il existe aussi la même relation entre le nombre de dents Z et lediamètre D des roues pour raisonner de même avec les transmissionspar poulies.

Engrenage Droit ou Engrenage Perpendiculaire

Roue 1 entraînante : nombre de dents Z1 = 150Roue 2 entraînée : nombre de dents Z2 = 30


Question 5 (temps de passation: 3 minutes)Dire : « Aujourd'hui les chevaux sont remplacés par d'autres sources d'énergie. Peux-tu en citer une ou plusieurs enrépondant par une phrase complète ? »

Validation item 20 « Les objets techniques /Obt 01 » Code 1 si la réponse fait référence à un moteur (électrique, thermique), à l’électricité, au vent ou la force hydraulique »

Validation (code 1) item 21 « Répondre à une question par une phrase complète à l'écrit / MLE02 ». Code 1 si le texte produit est cohérent avec la situation proposée dans le document. Pour cette compétence, c'est la correctionsyntaxique et la cohérence avec le propos qui sont est pris en compte et non pas la maîtrise des connaissances scientifiques.

Question 6 (temps de passation: 2 minutes)Validation item 22 « Les objets techniques : rotation, translation (va-et-vient) et transformation /Obt 05 »Code 1 si les réponses sont :- la pièce A est en translation, la pièce B est en rotation, la pièce C est en translation (figure de gauche) ;- la pièce A est en translation, la pièce B est en rotation (figure de droite).

PARTIE B : dispositif expérimental Temps estimé 40 minutes

Le fonctionnement du dispositif photographié est disponible en vidéo pour mieux en appréhender les mécanismes, cependantsi le matériel nécessaire est disponible en classe il est préférable de proposer aux élèves un montage tout prêt qu'ils pourrontmanipuler.

Question 7 (temps de passation: 2 minutes)

Présenter le montage réel ou la vidéo aux élèves. Dire : « Sur la photo, indique par une flèche le sens de rotation de chaque roue dentée puis réponds à la question. » La vidéo (Q6_Eval_2013_Transmission_Mouvement.TS) du dispositif est téléchargeable depuishttp://www2.ac-toulouse.fr/preste/Telechargements/Video_Q 7 _Eval_2013_Transmission_Mouvement. FLV

Validation (code 1) item 23 « Savoir observer / Dex01 » si l'élève a noté correctement tous les sens de rotation.

Question 7 – Suite (temps de passation: 2 minutes)

Dire : « Que peux-tu en conclure sur le sens de rotation des roues paires (la 2° et la 4°) et sur celui desroues impaires (la 1° et la 3°) ? »

Validation (code 1) item 24 « Manipuler et expérimenter / Dex02» si :1. Les roues paires (les roues 2 et 4) tournent toutes dans le même sens.2. Les roues impaires (les roues 1 et 3) tournent toutes dans le même sens.3. Les roues paires tournent en sens inverse des roues impaires (les roues impaires tournent en sens inverse des roues paires).


Question 8 (temps de passation: 3 minutes)Dire : « On fait faire 1 tour à la 1ère roue dentée. Les autres roues font-elles plus d'un tour ou moins d'un tour ? Au-dessous du tableau, donne une explication à tes réponses. »

La vidéo ou le montage peuvent être proposés de nouveau.

Quand la 1° roue dentée effectue un tour complet ... VRAI FAUX

La 2° roue fait plus d'un tour. X



Validation (code 1) item 25« Savoir observer/ Dex01» si l'élève a correctement et totalement rempli le tableau.

Validation (code 1) item 26 « Formuler une hypothèse / Dex02» si l'hypothèse fait intervenir le diamètre (le rayon, lepérimètre) des roues ou leur nombre de dents (Exemple : « Elles tournent plus vite (elles font plus de tours) car la 1° roue a plus dedents que les autres roues »). Exemples : « Les roues 2, 3, 4 tournent plus vite (font plus de tours) car elles ont moins de dents que la 1ère. » « Elles tournentplus vite (font plus de tours) car la 1° roue a plus de dents que les autres roues » « Les roues 2, 3, 4 tournent plus vite (fontplus de tours) car leur périmètre est plus petit que celui de la 1ère. » Vrai, code 1

Question 9 (temps de passation : 5 minutes)Dire : « En utilisant le nombre de dents de chaque roue, calculez combien chaque roue fait de tours quand la 1èrefait 1 tour. Complète le tableau pour répondre. »

Roues : Nombre de dents : Nombre de tours : Calculs effectués :

1° roue 160 1

2° roue 20 8 160/20 = 8 ou 20 x 8 = 160

3° roue 40 4 160/40 = 4 ou 40 x 4 = 160ou tout autre calcul basé sur la ligne

précédente :exemple : 20/40 = ½ 8 x ½ = 4

4° roue 20 8 160/20 = 8 ou 20 x 8 = 160ou tout autre calcul basé sur les lignes précédentes :

exemple : 40/20 = 2 4 x 2 = 8

Validation (code 1) item 27 « Proportionnalité / MOG03 » si toutes les opérations sont bien posées (sans prendre encompte le résultat)Validation (code 1) item 28 « Utiliser les techniques opératoires / MNC02 » si les nombres de tours sont justes

Question 10 (temps de passation: 6 minutes)Dire : « Sur les photos tu peux voir le matériel dont tu disposes, vu de côté et vu de dessus. Réalise un schéma du manège de Leïla à l'aide de ce matériel. »

Validation (code 1) item 29 « Formuler une hypothèse / Dex02 » si le schéma est fonctionnel et correspond à ce qui estdemandé (actionner une des poulies permet de faire tourner l'autre).

Question 11 (temps de passation: 5 minutes)Dire : « Après avoir mis la légende, compare ce montage avec ton schéma pour répondre aux questions. »

Validation (code 1) item 30 « Exprimer les résultats d’une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique / Dex03 » si lalégende est correcte.Validation (code 1) item 31 « Exprimer les résultats d’une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique / Dex03 » sil'élève est capable de comparer correctement son schéma au montage réel et si au moins 1 avantage du système est donné(démultiplier la force ou actionner une poulie à distance).


Question 12 (temps de passation: 5 minutes)Dire : « Réalise un schéma sur lequel quand on tourne la manivelle vers la droite, le manège tourne en sensinverse.»

Validation item 32 « Formuler une hypothèse / Dex02» Code 1 si le schéma fait intervenir une courroie croisée ou si le schéma montre 2 poulies accolées (comme si ellesreprésentaient des roues dentées).

Question 13 (temps de passation: 3 minutes)Dire : « En t'aidant de l'exemple traité à la 2ème ligne, complète les cases vides du tableau. »

Validation item 33 « Exploiter les résultats d'une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique / Dex 03» Code 1 si les toutes les réponses des colonnes « Changement du sens du mouvement » et « vitesse de rotation desengrenages » sont justes.


Schéma du dispositif DescriptionMouvement d'entrée (A) et de

sortie (B)

(rotation / translation)

Changement du

sens du

mouvement

(oui / non)

Indique si la pièce B va

plus vite, aussi vite ou

moins vite que la pièce

A

(plus vite / moins vite /

aussi vite)

2 roues dentées

différentesrotation oui plus vite

2 roues dentées

identiques

reliées par une

chaîne

rotation non aussi vite

2 poulies

reliées par une

courroie

rotation non moins vite

2 poulies

reliées par une

courroie

croisée

rotation oui aussi vite

3 roues dentées

identiquesrotation non aussi vite


A

BA

A B

B

B

BA

A

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