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Knex 78620 - Education Intro to Wheels and Axles and Inclined Planes Teachers Guide Seite 19

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Wheels & Axles
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Le bateau à aubes
4. Demandez à la classe de considérer
en quoi recouvrir les aubes de
la roue (les tiges vertes) sur leur
modèle peut affecter comment le
bateau se déplacera sur l’eau. Si
les étudiants ont de la difficulté
à comprendre, expliquez-leur
qu’ils obtiennent le même résultat
lorsqu’ils nagent avec des palmes.
Mise en application
Demandez aux étudiants d’inscrire dans leurs journaux les avantages et les désavantages d’utiliser un axe pour
faire tourner la roue du bateau à aubes. Demandez-leur de réfléchir à propos de l’effort requis pour faire tourner
l’axe sur une petite circonférence, cet axe entraînant une roue beaucoup plus grande à tourner aussi sur une plus
grande circonférence, mais à l’intérieur d’une même période de temps.
Demandez aux étudiants de réfléchir
à ceci : pourquoi les bateaux à aubes
sont-ils toujours utilisés en eaux
calmes (fleuves, rivières…)? Comment
peuvent-ils vérifier leurs hypothèses?
Pour aller plus loin
1. En cherchant à la bibliothèque ou sur internet, trouvez des informations sur le Clermont, l’un des premiers
bateau propulsé par un moteur à vapeur, construit par Robert Fulton. Mis à l’eau pour la première fois en 1807, le
Clermont fut le premier bateau à vapeur commercial. La preuve fut faite que les bateaux à vapeur étaient beaucoup
plus rapides et fiables que les bateaux à voile parce qu’ils ne dépendaient pas des vents inconstants. Construisez le
Clermont en utilisant l’ensemble K’NEX et présentez-le à votre classe.
(Visitez le http ://www.medarus.org/NM/NMPersonnages/NM_10_02_Biog_Americans/nm_10_02_robert_fulton.htm
pour plus d’informations sur Robert Fulton.)
2. Demandez aux étudiants de calculer l’effet mécanique de la roue et de l’axe qu’ils ont construits. Suivez les étapes
suivantes :
Mesurez le diamètre de la roue ou de l’axe – celui ou celle qui fournit l’effort. Divisez ensuite le diamètre en
deux pour obtenir le rayon (RE).
Mesurez le diamètre de la roue ou de l’axe – celui ou celle qui ne fournit pas l’effort. Divisez le diamètre en deux
pour obtenir le rayon de résistance (RR).
Divisez RE par RR pour déterminer l’effet mécanique (EM).
RE ÷ RR = EM
Les étudiants devraient pouvoir prédire que cette amélioration
aidera le bateau à se déplacer plus loin, même si le moteur
exerce la même force. En recouvrant les aubes, la quantité d’eau
déplacée par la roue à aubes augmente, le bateau peut donc
couvrir une plus grande distance à chaque tour de l’axe.
Un grand effort est nécessaire pour que l’axe actionne la roue à
aubes et cause le déplacement du bateau. Une force encore plus
grande serait nécessaire pour faire naviguer ces bateaux sur des
eaux plus tumultueuses.
Dans l’exemple du bateau à aubes, où l’axe actionne la roue,
EM= rayon de l’axe ÷ rayon de la roue. Le calcul résulte en un
effet mécanique inférieur à 1, indiquant que le travail est plus
difficile que si vous tournez la roue, mais l’axe tourne sur une
plus petite circonférence que la roue. La machine simple aide à
accomplir le travail en multipliant la distance parcourue et la
vitesse à laquelle cette même distance est parcourue.
LES ROUES ET LES AXES
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Education
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