La transmission du mouvement - Niveau : Collège

Niveau : Collège

Les objets techniques, conçus et réalisés par les hommes, constituent autant de réponses aux différentes « situations problème » rencontrées pour satisfaire les besoins de la société. Les grands principes tels que bielle, manivelle, engrenages, cames, ressort, pendule, etc. traduisent l’évolution des techniques et constituent les premières machines mécaniques.
Consultez "Avant la visite", "Pendant la visite" ou "Après la visite" pour accéder aux conseils et télécharger au fur et à mesure tous les fichiers du dossier : activités à faire en classe, petit journal, fiches parcours, fiches objets, mini-guide, carnets, vidéos, etc.

NB : Merci de nous adresser vos remarques sur les dossiers de l'enseignant à musee-educ@cnam.fr.

Avant la visite

Réservation

Pour vous permettre de visiter le musée en groupe dans des conditions optimales, la réservation est obligatoire.
 Réservez votre visite en autonomie

Réservez votre visite ou atelier accompagné par un médiateur du musée
Pour les visites guidées et les ateliers,  réservez deux mois minimum avant la date de l'activité. Le règlement doit être effectué obligatoirement dans les 21 jours suivants la date de prise de réservation.
 

En classe

Apporter des objets mécaniques simples : batteur, chignole, système vis-écrou, boîte d’allumettes, clé à molette, tire-bouchon à bras, étau, fermeture à glissière, stylo avec mine rétractable, panier à salade, pompe à vélo et petit vélo, seringue, targette, verrou de porte, etc.
 
  • Faire observer tous ces instruments en mettant les élèves en groupes de travail afin qu’ils puissent les manipuler, les identifier, définir leur nom, donner leur rôle et leur fonction principale.
  • Amener les élèves à dire que tous ces objets créent du mouvement. Ensuite, demandez-leur de les qualifier : mouvement de translation (rectiligne le long d’un axe), mouvement de rotation (autour d’un axe appelé pivot) ; faire trier les objets proposés (ceux qui produisent un mouvement rectiligne, ceux qui produisent un mouvement de rotation et ceux pour lesquels il peut y avoir hésitation) ; faire observer aux élèves qu’il y a un mouvement d’entrée et un mouvement de sortie : il y a donc transmission du mouvement. Le mouvement est-il identique en entrée et en sortie ? On peut donc avoir une transformation du mouvement, le faire observer sur les différents objets ; prendre la chignole et le batteur et faire trouver aux élèves que le mouvement peut aussi changer de direction et augmenter de vitesse. Grâce à quels mécanismes le mouvement peut-il se transmettre ?
  • Faire manipuler les élèves avec le matériel didactique, faire faire une recherche documentaire sur l'Internet ou autre à propos de la naissance de ces différents mécanismes, leur histoire et leur évolution (solution à un problème technique lié à une évolution sociale et économique).
  • Faire une étude sur l’évolution de l’outil, de la chignole à la perceuse électrique (de l’énergie mécanique à l’énergie électrique).
  • Etude des différentes liaisons et de leur symbolisation pour l’étude de la chaîne cinématique du mouvement.

Documents ressources

L’histoire des lieux
En guise d'introduction à votre visite, nous vous conseillons de présenter brièvement l'histoire du Musée des arts et métiers et sa vocation pédagogique.

Le petit journal

Devenez démonstrateur d'un jour à l'aide de ce document rédigé en fonction de votre déplacement dans le Musée. Un symbole en forme de musée vous indique un ou plusieurs objets du Musée et le numéro associé vous permet de localiser l'objet à l'aide du plan joint dans le mini-guide(rubrique " Pendant la visite ").

Si un objet s'accompagne d'un tableau électronique (film et animation), il vous est indiqué par le symbole en forme de caméra. Mais attention ! Au Musée, les écrans vidéo sont trop petits pour être vus par plus de 5 élèves en même temps.


Carnets pédagogiques
Ils permettent à l’enseignant d’approfondir ses connaissances sur un objet, un thème ou un personnage cité dans le petit journal. En dernière page : une activité à faire en classe.

Le centre de documentation du Musée

Le centre de document met à votre disposition des ressources multiples : ouvrages, dossiers documentaires, ressources électroniques, etc.
Internet pour les enseignants

Contact : musee-doc@cnam.fr - Tél. : 01 53 01 82 51

Pour en savoir plus

Livres
  • Bruno Jacomy, Une histoire des techniques, Seuil, 1990, 366 p.
  • Elisabeth Drye, Histoire des techniques, de l’an mil à nos jours, Hatier, 1992, 128 p.

Cédérom

Clive Lamming, Serge Picard, Ignace Rak, Histoire d’objets techniques, Delagrave, Musée des arts et métiers, 2001

Pendant la visite

Vous pouvez mener seul(e) la visite avec votre classe, suivre un démonstrateur en visite scolaire et/ou participer avec vos élèves à un atelier pédagogique (sous réserve de places disponibles). Vous trouverez toutes les informations pratiques dans le mini-guide.

Comptez environ une heure et demie de visite.

Animations et visites scolaires

Pensez à réserver 2 mois à l'avance pour un atelier pédagogique et 3 semaines à l'avance pour une visite scolaire. Renseignements au 01 53 01 82 75.
Voir la visite : Au cœur de la mécanique (à partir de la 4e)

Le mini-guide

Ce document a été conçu pour être imprimé recto/verso et plié en 3 volets. Facile à mettre dans une poche le jour de la visite, il vous permet de repérer les objets du musée qui illustrent votre discours ainsi que les films et animations associés aux objets.

La fiche parcours

À l'attention des élèves, cette fiche doit être remplie lors de la visite. Elle permet aux élèves de rester concentrés et de retenir les différentes connaissances que vous souhaitez leur faire acquérir, tout en les distrayant.

Outils pédagogiques dans le musée

Dans la salle d’atelier du domaine de l’Instrument scientifique, vous trouverez un modèle de la Pascaline, et dans celle de la Mécanique, des maquettes d’engrenages, de cames et du système bielle-manivelle. Ces modèles permettent aux élèves de manipuler et de visualiser concrètement les mécanismes de transmission de mouvement étudiés.
 


Après la visite

En classe

Faire l'étude de de la bicyclette:

D’un point de vue technique (étude des différentes fonctions, solutions techniques choisies, démontage et remontage d’une roue, rôle de la roue, disposition des rayons, travail en compression pour un « rayon géométrique », travail en extension pour des rayons croisés, du pneu et de leur fabrication, étude des freins (travail sur les leviers, frein à tirage central et à tirage latéral).

Et d’un point de vue physique, problème lié à l’équilibre (centre de gravité, équilibre à l’arrêt, équilibre en mouvement, étude du frottement statique (diagramme des forces, équilibre des forces, coefficient de frottement), étude de la conservation de l’énergie, étude de l’alternateur de bicyclette (électromagnétisme), étude du système d’éclairage actuel (électronique).

 
2- Travail sur les roulements à billes : comprendre la constitution d’un roulement à billes, ses propriétés, étude des frottements nuisibles et utiles.

  • Retourner sur le sol un vélo d’adulte et un tricycle d’enfant, faire tourner les roues : les roues du vélo par simple impulsion semblent tourner indéfiniment, pourquoi ?
  • Faire démonter un moyeu de roue pour mettre en évidence la présence de petites billes parfaitement calibrées (faire la comparaison avec des plombs de pêche ou de chasse, comparer leur matière, leur poids, leur forme), en déduire que leur excellente sphéricité et dureté permettent une faible surface de contact avec leur support ce qui facilite, la graisse aidant, le glissement. Grâce à l’acier spécial qui les constitue, les billes peuvent supporter des efforts importants, des chocs sans se déformer.
  • Faire l’étude des frottements nuisibles sur un vélo (chaîne mal graissée, freins mal réglés, etc.) et l’étude des frottements utiles (roue arrière sur le sol, freins pour s’arrêter), montrer aussi que certains frottements peuvent être dans certains cas nuisibles et utiles (cas de l’alternateur).

 
3- Travail sur les matériaux :
Alléger une bicyclette tout en conservant sa solidité.
 
4- Etude sur « la recherche de la performance » :
Energie et transformation d’énergie (de l’énergie musculaire à l’énergie électrique), les différents moteurs (moteur hydraulique, moteur électrique, moteur à combustion interne, à explosion, à réaction etc.
 
5- La machine de Marly :
Histoire de cette machine et principe de fonctionnement : les roues par en dessus ou roue à augets, les roues par en dessous, roues à aubes planes, turbines à eau et à vapeur (avantages et inconvénients de ces différentes roues. Les élèves peuvent construire des maquettes et ainsi étudier les performances des différents systèmes (énergie potentielle, énergie cinétique, notion de travail et de rendement).

  • Produire de l’électricité avec une roue à eau :

Matériel utilisé : roue hydraulique et génératrice de bicyclette. Notions physico-technologiques : transmission de mouvement, transformation d’énergie, rendement. Fonctionnement d’une centrale électrique d’aujourd’hui.
 
6- La mesure du Temps :
Du temps mécanique au temps atomique : comment faire tourner les aiguilles d’une horloge ? (étude de la transmission par système étagé d’engrenages, descente d’un poids, rôle du ressort spiral, montres électriques, montres électroniques, montres atomiques)