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les familles de matériaux

"J'ai bien compris de l'esprit, Seigneur, qu'il domine l'intelligence. Car l'intelligence examine les matériaux mais l'esprit seul voit le navire."
Antoine de Saint-Exupéry

2021-2022

S5

SéQUENCE 5

T3

THèME 3






;

C3

CYCLE 3

Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

Les propriétés des matériaux

Le recyclage et la valorisation des matériaux

Je m'entraine

La découverte et l'identification des familles de matériaux

C

Lire et exploiter des supports présentés sous différentes formes

C

Mémoriser des connaissances scientifiques

C

NIVEAU DES COMPETENCES

Cycle 3

Thème 1 : Matière, mouvement, énergie, information

Séquence 5 : Les familles de matériaux

Les compétences liées à cette séance

Rendre compte de mes observations en utilisant un vocabulaire précis

Déduire et établir un lien de causalité

C3

Représenter des données sous différentes formes

C

Interpréter des résultats et en tirer une conclusion

C

COMPéTENCE GéNéRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Je sais lire et exploiter des données sous différentes formes

COMPéTENCE GéNéRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES


Compétence demandée :

Je sais rendre compte de mes observations en utilisant un vocabulaire précis

COMPéTENCE GéNéRIQUE : PRATIQUER DES DéMARCHES SCIENTIFIQUES

a

Compétence à démontrer :

Je sais déduire et établir un lien de causalité

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : UTILISER DES OUTILS ET MOBILISER DES MÉTHODES POUR APPRENDRE


Compétence demandée :

Je mémorise des connaissances scientifiques

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

aa

Compétence à démontrer :

Représenter des données sous différentes formes, ici le schéma


COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES DÉMARCHES SCIENTIFIQUES

a

Compétence à démontrer :

Interpréter des résultats et en tirer une conclusion

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

Objectif de connaissance : Identification des différentes familles de matériaux

Tu observes la vidéo (le verre) et tu réponds aux questions qui te sont posées:

1- Nommer les différentes matières premières rentrant dans la fabrication du verre


1- Les matières premières rentrant dans la fabrication du verre sont : la matière première vitrifiable: sable, soude, calcaire et verre récupéré



C3-T3-Le verre-1'59''

OBSERVATION

3- Que devient le verre fondu ?


3- Le verre fondu sera transporté vers des machines de formage qui fabriqueront les pots

2- Que devient ce mélange ?

2- Le mélange est chauffé dans un four de verrerie à une température de 1500°C

4- On utilise du calcin dans la fabrication du verre . Qu'est ce que le calcin et quel intérêt présente t-il ?

4- Le calcin est du verre recyclé. L'usage du calcin permet de faire fondre le verre à plus basse température, de consommer moins (d'économiser de la matière première), de rejeter moins de CO2, de consommer moins d'énergie.

5- Quel est l'avantage du verre ?

5-L' avantage du verre est qu'il est recyclable à l'infini.

A1

C

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

DatA

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A1

Nom de la famille 1

Les matériaux céramiques ou minéraux

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Quelles sont mes transformations?

Ciment/plâtres: 2

Verre: 8

Terres -cuites: 6

Porcelaines: 9

A quoi je ressemble?

Pierres : 7

Graviers: 4

Sables: 5

Argiles: 3

D'ou je viens ?

Carrières : 1

Du sous-sol (carrières, gravières, sablières

Pierres


Graviers


Sables


Argiles

Ciment/plâtres


Verre


Terres -cuites


Porcelaines

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

En t'aidant de la liste tu donnes un nom à cette famille de matériaux et tu complètes le tableau avec les vignettes

Les matériaux organiques

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux métalliques

Les matériaux organiques artificiels

Les matériaux composites

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

Objectif de connaissance : Identification des différentes familles de matériaux

Tu observes la vidéo (le papier) et tu réponds aux questions qui te sont posées:

1- Quelles matières premières utilise t-on pour fabriquer du papier ?


1- Les matières premières utilisées pour fabriquer du papier sont le bois et l'eau.

OBSERVATION

C3-T3-Le papier-4'05''

3- Pour fabriquer du papier, on utilise une machine à papier . Quel est son rôle ?

3- Le rôle de la machine à papier est d'enlever l'eau de la pâte à papier et produire du papier pour différents usages ( papier d'impression et d'écriture, papier d'emballages, papier sanitaire, papiers spéciaux...)

2- De quoi est constitué le bois ?

2-Le bois est constitué d'un enchevêtrement de fibres et de lignine (liant naturel)

4- Quelles ressources utilise t-on pour produire le papier?

4- Pour produire le papier, on utilise du bois d'éclaircie, des déchets de scierie, le recyclage du vieux papier et de cartons récupérés.

5- Quel est l'avantage d'utiliser ces ressources ?

5- L'utilisation de déchets de bois permet à la forêt de croître, de transformer le dioxyde de carbone en dioxygène, de produire de l'énergie propre, de limiter les gaz à effet de serre (moins de pollution)

A1

C

7- Pourquoi le papier est-il appelé biomatériaux ?

7- Le papier est appelé biomatériaux parce qu'il provient d'un être vivant .

6- Combien représente l'usage du papier recyclé ?

6- L'usage du papier recyclé représente 60% du papier et le recyclage de 10 millions de tonnes de papier et carton usagés.

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

A1

DatA

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Nom de la famille 2

Les matériaux organiques

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Quelles sont mes transformations?

Bois de constructions : 17

papiers/cartons : 18

Tissus Laines et cuir : 19

A quoi je ressemble?

Bois :13

Fibres : 14

Peaux ou poils : 15

cires et autres productions : 16

D'ou je viens ?

Des êtres vivants

Végétaux : 10, 11

Animaux : 12

Des êtres vivants

Végétaux



Animaux

Bois


Fibres


Peaux ou poils


cires et autres
productions

Bois de constructions


papiers/cartons


Tissus


Laines et cuir

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

En t'aidant de la liste tu donnes un nom à cette famille de matériaux et tu complètes le tableau avec les vignettes

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux organiques artificiels

Les matériaux métalliques

Les matériaux composites

Les matériaux organiques

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

Objectif de connaissance : Identification des différentes familles de matériaux

Tu observes la vidéo (le plastique) et tu réponds aux questions qui te sont posées:

1- A partir de quels éléments est fabriqué le plastique ?

1- Le plastique est fabriqué à partir de pétrole et de végétaux

OBSERVATION

3- Comment s'appellent les molécules produites par la tour de distillation ?

3- Les molécules produites par la tour de distillation s'appellent les naphtas

2- Comment obtient -on du plastique à partir du pétrole ?

2- Pour obtenir du plastique, le pétrole est chauffé dans un four.

4- Que deviennent les molécules de naphta ?

4- Les molécules de naphtas sont dirigées vers un four et découpées en petites molécules appelés monomères

5- Une fois assemblés, comment s'appellent-ils ?

5- Une fois assemblés , les monomères s'appellent des polymères.

6- Citez différentes matières plastiques et un exemple d'application

6-Polyéthylène = sacs plastiques

PVC= tuyaux plastiques

PET= bouteilles plastiques

polypropylène= pots ustensiles de cuisine

polycarbonate= plastiques durs et transparents(CD, DVD, casques...)

7- Quel nom donne t-on à la chimie qui utilise les végétaux pour produire du plastique et quel est son avantage ?

7- C'est la chimie verte. C'est une matière première renouvelable.

C3-T3-Les plastiques-2'54''

A1

C

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

DatA

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A1

Nom de la famille 3

Les matériaux organiques artificiels

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Quelles sont mes transformations?

Protections : 24

Assemblage : 27

Pièces diverses : 26

A quoi je ressemble?

Colles : 22

Peintures : 23

Matières plastiques : 25


D'ou je viens ?

Produits pétroliers : 20

Chimie : 21

Produits pétroliers et chimie

Colles


peintures



matières plastiques

Protections



Assemblage



Pièces diverses

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

En t'aidant de la liste tu donnes un nom à cette famille de matériaux et tu complètes le tableau avec les vignettes

Les matériaux organiques

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux métalliques

Les matériaux organiques artificiels

Les matériaux composites

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

Objectif de connaissance : Identification des différentes familles de matériaux

Tu observes la vidéo (l'acier) et tu réponds
aux questions qui te sont posées:

1- Quelles sont les étapes de la fabrication de l'acier ?

1- Le minerai de fer est transformé en fonte

liquide qui est convertie en acier liquide





OBSERVATION

3- Qu'est-ce que le minerai de fer ?

3- Le minerai de fer est une roche formée d'un mélange de minéraux, d'oxyde de fer (fer et oxygène).

2- Quelles matières premières utilise -t-on pour fabriquer de l'acier ?

2- Pour fabriquer de l'acier liquide , on utilise du minerai de fer ou de la ferraille , de la chaux , du charbon et du dioxygène.

4- Le minerai de fer est fondu pour en extraire le fer. Comment s'appelle la construction où l'on fait fondre le minerai de fer ?

4- La construction où l'on fait fondre le minerai de fer est appelé un haut fourneau.

5- Comment obtient-on du fer ?

5- On obtient du fer en mélangeant minerai de fer et coke (charbon fondu). Le coke s'associe au dioxygène présent dans le minerai et le sépare du fer.

6- Comment s'appelle le métal obtenu dans les hauts fourneaux?

6- Le métal obtenu dans les hauts fourneaux s'appelle la fonte liquide.

C3-T3-L'acier-3'55''

7- De quoi est constitué la fonte et que devient la fonte liquide ?

7- La fonte est constituée de 96% de fer et de 4 % de carbone.

-La fonte liquide va à l'acierie , puis est reversée dans une poche puis va vers le convertisseur.

-La fonte est mélangée à du dioxygène pour donner de l'acier liquide.

A1

8- Quel nom donne t-on au 1er acier sorti du convertisseur?

8- Le nom donné au 1er acier qui sort du convertisseur est l'acier liquide.

9- Que devient l'acier liquide et de quoi est constitué l'acier ?

9- L'acier liquide est coulé dans des moules et refroidi.

L'acier est constitué de fer et de moins de 1% de carbone.

C

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

DatA

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A1

Nom de la famille 4

Les matériaux métalliques

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Quelles sont mes transformations?

Barres ou lingots : 31

Feuilles : 30, 32

tubes ou profilés: 33

A quoi je ressemble?

Minerais : 29


D'ou je viens ?

Sous-sols mines: 28


Du sous-sol : mines

Minerais

Barres ou lingots



Feuilles



Tubes ou profilés

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

En t'aidant de la liste tu donnes un nom à cette famille de matériaux et tu complètes le tableau avec les vignettes

Les matériaux organiques

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux métalliques

Les matériaux organiques artificiels

Les matériaux composites

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

Objectif de connaissance : Identification des différentes familles de matériaux

Tu observes la vidéo (les matériaux composites)
et tu réponds aux questions qui te sont posées:

OBSERVATION

3- Quelles sont mes applications ?

3- Les applications :

coques de navires ,

accessoires de sport,

pièces automobiles,

fuselages d'avion

2- A quoi est-ce que je ressemble ?

Matériaux composites constitués de

Fibres techniques


( Fibres de verre


ou fibres de carbone)

et

Liants


(Matière plastique


ou résine de polymère)

C3-T3-Les constructions composites-2'59''

A1

4- Quels sont les avantages de ces matériaux composites ?

4- Les avantages de ces matériaux composites sont de posséder des propriétés que seuls les composants n'ont pas : résistance, légèreté.

1- D'où je viens ?

1- Les matériaux composites proviennent d'au moins de 2 des 4 familles de matériaux dont les propriétés se complètent.

C

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

Objectif de connaissance : Identification des différentes familles de matériaux

Tu observes les vidéos ( l'histoire des matériaux et les différentes familles de matériaux )

OBSERVATION

A1

C

Tu fais l'activité "Les grandes familles de matériaux " sur l'intranet du collège.

Tu visualises le Techno-Flash " Les grandes familles de matériaux" sur l'intranet du collège

C3-T3-Les familles de matériaux-3'44''

C3-T3-L'histoire des matériaux-7'38''

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

Objectif de connaissance : Identification des différentes familles de matériaux

Différence entre "Minerai" et "Minéraux ou céramiques"

OBSERVATION

A1

C

Tu positionnes les images qui correspondent à des matériaux minéraux et les images qui correspondent à des minerais dans les bonnes colonnes.

Les matériaux minéraux ou céramiques

Les matériaux minéraux sont :

- des roches (matériau constitutif de l'écorce terrestre et formé par un assemblage de minéraux comme le granite)

- des céramiques obtenues à partir de terre argileuse et qui subissent une cuisson à température élevée. Ce sont des matériaux durs, résistants à la chaleur mais fragiles.

(Vase en porcelaine, mug en céramique)

- le verre qui désigne un matériau dur , fragile et transparent. Il est constitué d'oxyde de siicium, le constituant principal du sable.

(Plat en verre)

Les minerais

Un minerai est une roche valorisable (roche suffisamment riche en minéraux pour être exploitable).

Par extension, on utilise le terme minerai pour désigner les minéraux exploités (uranium, fer...).

Il s'agit donc plus d'un terme économique que géologique.

Le plus souvent, un minerai est extrait d'une roche. Il faut par exemple quatre tonnes de bauxite pour obtenir deux tonnes d'alumine desquelles on extrait une tonne d'aluminium.


Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Je retiens A1 A :

Autour de nous , la matière peut être vivante ou non-vivante, naturelle ou produite par l'homme pour répondre à ses besoins. lorsqu'elle rentre dans la fabrication des objets techniques, la matière s'appelle un matériau et peut se classer ainsi: .

C3

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : UTILISER DES OUTILS ET MOBILISER DES MÉTHODES POUR APPRENDRE


Compétence demandée :

Je mémorise des connaissances scientifiques

CAHIER D'ACTIVITé

P75 : Exercice 2: Les différents types de valorisation

objet
lunette
canette
banc
citrouille
type de valorisation




explication




devenir de l'objet après valorisation
lunettes réparées
réutilisation de l'aluminium dans d'autres objets (cadres de vélo,etc...)
utilisation comme source d'énergie
compost utilisable en agriculture













P77 : Exercice 2 : Des matériaux différents pour assurer une même fonction d'usage

1-


matériau
plastique
matériau
Bois
procédé de façonnage
moulage
procédé de façonnage

usinage


2- En métal par usinage, découpe ou formage

En béton par moulage

En pierre par usinage


C

P76 : Exercice 1 : Les différents procédés de façonnage

1- L'impression 3 D est réalisée par apport de matières; alors que pour un usinage, l'opération est réalisée par retrait de matière.


2- La réalisation de pièces complexes

3-


découpe
formage
impression 3D
moulage
usinage
clé en métal
x


x
x
bocal alimentaire en verre


x

carton d'emballage
x
x


x
t-shirt en coton
x




tabouret en bois
x



x
bouchon de bouteille en plastique
x
x
x
x


P74 : Exercice 1 : Les grandes familles de matériaux

1- Les matériaux métalliques: or et fer

Les matériaux organiques: coton et plastique

les matériaux composites: béton armé

Les matériaux céramiques : le verre

2-


table
faitout
tasse et soucoupe

bois
cuivre
porcelaine
matériaux organiques
matériaux métalliques
matériaux céramiques


P75 : Exercice 1 : Le cycle de vie d'un produit

Exercice 1 : Le cycle de vie d'un produit


Extraction de matière première : épuisement des ressources naturelles

Fabrication , transport , distribution, fin de vie : rejets polluants

Utilisation : pas d'impact





P 78 et P 79 : Bilan

P77 : Exercice 3 : Des façonnages différents pour un même objet






1
Châssis
thermo-formeuse
formage
2
roue avant
imprimante 3 D
impression 3D
3
direction
moule
moulage


COMPéTENCE GéNéRIQUE : PRATIQUER DES DéMARCHES SCIENTIFIQUES

a

Compétence à démontrer :

Je sais déduire et établir un lien de causalité

Problématique : Comment reconnaître les différents matériaux d'un objet ?

Objectif de connaissance : Reconnaître les matériaux présents dans un objet

Tu observes le skateboard mis à ta disposition et tu nommes les éléments et les matériaux qui le constituent.

OBSERVATION

C

A1

Le skateboard est constitué de différents matériaux .
Existent-ils tels quels dans la nature ? Justifie ta réponse.

Le skateboard est constitué de différents matériaux transformés par l'homme pour en faire des objets techniques.

truck avant

roue

roulement

plateau

écrou

bois

métal

métal

métal

matière plastique

matière plastique

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Truck avant en métal

Roue ( 4 roues)

Enveloppe en plastique


Activité 1 : La découverte et l'identification des matériaux

- Je

Plateau en bois recouvert d'un grip en matière plastique

Roulement en métal

Ecrou en métal

A1

3- Tu observes le logiciel techno flash " les grandes familles de matériaux" sur intranet et tu coches d'une croix la famille correspondant au matériau dans lequel tu penses que l'élément du skateboard est fabriqué .

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

A1

4- Tu observes le logiciel techno flash " les grandes familles de matériaux" sur intranet , tu manipules les échantillons mis à ta disposition , puis tu coches d'une croix la famille correspondant au matériau .

Activité 1 : La découverte des familles de matériaux

- Je

Problématique : Comment choisir les matériaux en fonction de leurs propriétés?

Objectif de connaissance : Les propriétés des matériaux

Pour tester les propriétés des matériaux du skate-board, tu réalises des expériences sur des échantillons . Tu indiques le matériel utilisé pour tester les propriétés suivantes:

A utiliser pour :

-Densité : Équilibre

-Conductibilité électrique : Multimètre (position Ω)

-Résistance à la flexion : Mains pour pincer doucement

-Adhérence : Plan incliné

-Dureté : Puissance

Tu réalises les expériences en suivant le protocole expliqué sur les fiches ressources et tu notes tes résultats .

Dureté

Pour tester l'adhérence d'un matériau , on le posera sur un support en bois et on inclinera ce support pour faire glisser le matériau.

Adhérence

Pour tester l'adhérence d'un matériau , on le posera sur un support en bois et on inclinera ce support pour faire glisser le matériau.

A2

Résistance à la flexion

Pour tester la flexibilité d'un matériau , il suffira d'exercer une force pour plier le matériau à la main

Conductibilité
électrique

Pour tester la conductibilité électrique , on utilisera le multimètre

Densité

Pour tester la masse volumique , on utilisera une balance

Activité 2 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

Balance

Multimètre (Position Ω )

Plan incliné

Potence

Echantillon à plier doucement

Problématique : Comment choisir les matériaux en fonction de leurs propriétés?

Objectif de connaissance : Les propriétés des matériaux

1- La densité : Classer les matériaux du plus léger au plus lourd

-Du plus léger au plus lourd :

Bois (6,6 g) ˂ Plastique dur (13,7 g) ˂ Aluminium (26,1 g) ˂ Acier (73,7 g) ˂ Laiton (79,5 g)

-Les matériaux les plus lourds appartiennent à la famille des métaux.

2- La conductibilité électrique : Classer les matériaux dans les deux catégories :


- Isolants :

- Conducteurs :

Isolants : PVC, PMMA, Polystyrène, plastique dur, PET, Caoutchouc, bois.

Conducteurs : Aluminium-Cuivre-Acier-Fer-Carbone époxy.

Tous les plastiques sont isolants et tous les métaux sont conducteurs.

Bois

Aluminium

Laiton

A2

Acier

Plastique dur

Aluminium

PVC

Caoutchouc

PET

Plastique dur

PPMA

Bois

Polystyrène

Carbone/époxy

Fer

Acier

Cuivre

Activité 2 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

Problématique : Comment choisir les matériaux en fonction de leurs propriétés?

Objectif de connaissance : Les propriétés des matériaux

4- L'adhérence :Classer les matériaux du plus adhérent au moins adhérent :

La plupart des matériaux ont une faible adhérence sauf le bois et le caoutchouc.

Le matériau qui est beaucoup plus adhérent que les autres est le caoutchouc.

Caoutchouc ˃ Bois ˃ Aluminium Cuivre Plastique Acier


3-La résistance à la flexion (Classer les matériaux dans les deux catégories) :


- Rigides :
- Flexibles :

Rigides : Aluminium-Fer-Acier-Cuivre, Carbone-époxy.


Fl exibles : Plastiques-Caoutchouc-Bois( selon son épaisseur et son type).

Bois (selon son épaisseur et son type)

Aluminium

Cuivre

A2

Acier

Plastiques

Fer

Carbone/époxy

Caoutchouc

5- La dureté :Classer les matériaux du plus dur au moins dur :

Du plus dur au moins dur :

Acier ˃ Aluminium ˃ Plastique ˃ Bois


Acier

Aluminium

Bois

Plastique

Plastique

Acier

Aluminium

Bois

Caoutchouc

Cuivre

Activité 2 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

Problématique : Comment choisir les matériaux en fonction de leurs propriétés?

Objectif de connaissance : Les propriétés des matériaux

4- L'adhérence :Classer les matériaux du plus adhérent au moins adhérent :

La plupart des matériaux ont une faible adhérence sauf le bois et le caoutchouc.

Le matériau qui est beaucoup plus adhérent que les autres est le caoutchouc


3-La résistance à la flexion (Classer les matériaux dans les deux catégories) :


- Rigides :
- Flexibles :

Rigide : aluminium, fer, acier, cuivre, fibre de carbone époxy


Flexible: les plastiques, le caoutchouc, le bois( selon son épaisseur et son type)

Bois (selon son épaisseur et son type)

Aluminium

Cuivre

A2

Acier

Plastiques

Fer

Carbone/époxy

Caoutchouc

Acier

Aluminium

Caoutchouc

Bois

Cuivre

Plastique

Activité 2 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

Je retiens A2 :

Il existe de très nombreux matériaux. Chacun est unique par les caractéristiques et les propriétés qu'il présente.Pour différencier plusieurs échantillons de matière et les caractériser, je peux analyser leurs propriétés.
Connaître les propriétés d'un échantillon de matière permet à l'homme de savoir en quoi cette matière peut lui être utile.Pour tester , comparer et classer les matériaux , les échantillons doivent avoir le même volume.
Nous avons pu ainsi déterminer que dans chaque famille, les matériaux possèdent des propriétés communes.Les métaux sont tous conducteurs électriques.Les matières plastiques sont tous des isolants électriques

C3

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : UTILISER DES OUTILS ET MOBILISER DES MÉTHODES POUR APPRENDRE


Compétence demandée :

Je mémorise des connaissances scientifiques

Problématique : Comment choisir les matériaux en fonction de leurs propriétés?

Objectif de connaissance : Les propriétés des matériaux

1- Les critères de performances des pièces d'un produit :
Tu écoutes la piste sonore et tu positionnes les éléments du roller
sur les flèches ainsi que leur fonction

Roue

Châssis

A3

Coque

Maintenir le pied

Assurer le roulage

Assurer la liaison entre les composants

Activité 3 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

Problématique : Comment choisir les matériaux en fonction de leurs propriétés?

Objectif de connaissance : Les propriétés des matériaux

Tu retrouves les critères de performances que doivent posséder les pièces du roller pour assurer leur fonction:

A3

Aptitude au façonnage

Aptitude au façonnage

Résistance à l'usure

Résistance à l'usure

Légèreté

Légèreté

Légèreté

Dureté

Dureté

Adhérence

Activité 2 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

Problématique : Comment choisir les matériaux en fonction de leurs propriétés?

Objectif de connaissance : Les propriétés des matériaux

A3

Activité 3 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

Problématique: Comment reconnaître et choisir les matériaux ?

Objectif de connaissance : Identification des différentes familles de matériaux

OBSERVATION

3- Quel autre matériau peut-on utiliser si les critères de performances à respecter sont : la résistance à la rupture, la légèreté et l'aptitude au façonnage ?

C'est le polyuréthane

2- Quel matériau a des caractéristiques ou propriétés qui permettent de répondre au maximum de critères de performances ?

C'est l'aluminium qui est le matériau qui permet de répondre au maximum de critères de performances


A3

Autre exemple: Le choix du matériau pour le patin de frein

1- Peut-on utiliser du cuivre pour fabriquer le châssis ?

Non , on ne peut pas utiliser le cuivre pour fabriquer le châssis car il est trop lourd et de résistance moyenne.

Quel matériau choisir ?

C'est le caoutchouc car (Argument) c'est un matériau qui a une très bonne adhérence et une dureté inférieure à celle de la jante en aluminium.

C

Critères de performance souhaités :
-Être le plus adhérent possible
-Être moins dur que le matériau sur lequel il frotte

C

Activité 3 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES DÉMARCHES SCIENTIFIQUES

AA

Compétence :

Répondre à une question en donnant des arguments qui ont un lien avec la question

Je retiens A3 :

Le matériau parfait n'existe pas! Choisir un matériau, c'est chercher le meilleur compromis entre ses diffférents critères.

Par exemple:
- Ses caractéristiques:Masse, densité, dureté...
- Sa capacité à être mis en forme: Perçage, cisaillage, pliage...
- Sa capacité de valorisation:Recyclage
- la fonction de la pièce dans l'objet technique
- Son coût: Prix d'achat

Avant de fabriquer les pièces d'un produit, on doit choisir le matériau qui convient. Le matériau choisi sera celui dont les caractéristiques et propriétés assureront le maximum de critères de performances.

C3

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : UTILISER DES OUTILS ET MOBILISER DES MÉTHODES POUR APPRENDRE


Compétence demandée :

Je mémorise des connaissances scientifiques

Problématique: Que deviennent les matériaux ?

Objectif de connaissance : Savoir ce que deviennent les matériaux de matériaux

OBSERVATION

A4

Réflexion :
Vous possédez un skateboard et celui-ci est très abîmé , trop usé ou complètement cassé. Qu'en faites-vous ?


- Je le jette avec les autres déchets

- Je l'amène à la déchetterie pour qu'il soit recyclé

- Je lui trouve un autre usage

(bricolage, décoration)

C

Activité 3 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Problématique: Que deviennent les matériaux ?

Objectif de connaissance : Savoir ce que deviennent les matériaux de matériaux

OBSERVATION

A4

Les principaux matériaux qui composent notre skateboard sont : l'acier , l'aluminium, les plastiques; les matériaux composites .
Tu observes la vidéo "le recyclage des matériaux" et tu recherches comment ces matériaux peuvent être recyclés et valorisés, par quelles méthodes et pour en faire quels usages.

1- L'acier :

a-Par quel procédé l'acier est-il trié ?

Tri magnétique avec un gros aimant

b- Quel est le nom de l'entreprise qui recycle en dernière étape l'acier ?

Une Aciérie

C

c- Sous quelle forme l'acier est-il transformé ?

plaques , tôles et bobines .

d- Que fait-on ensuite de l'acier produit ?

outils , pièces automobiles

C3-T3-Le recyclage-7'55''

Activité 3 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Problématique: Que deviennent les matériaux ?

Objectif de connaissance : Savoir ce que deviennent les matériaux de matériaux

OBSERVATION

A4

2-L'aluminium :

a-Après avoir été séparé des autres métaux , par quel procédé l'aluminium est-il recyclé ?

fondu (à 660°C)

C

b- Sous quelles formes l'aluminium recyclé est -il stocké ?

plaques , bobines .

c- Que fait-on ensuite de cet aluminium produit ?

canettes , pièces automobiles ou pour l'aéronautique.

Activité 3 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Problématique: Que deviennent les matériaux ?

Objectif de connaissance : Savoir ce que deviennent les matériaux de matériaux

OBSERVATION

A4

3- Les matières plastiques :

a-Comment sont triées les matières plastiques ?

manuellement, mécaniquement et par système optique

C

b- Réflexion : Tous les plastiques ne sont pas retransformés. Pourquoi ?

ne sont pas recyclables à l'infini

c- Quel traitement doivent subir les plastiques recyclables , avant d'être recycler ?

lavage et broyage

e- Que fait-on de ces composants et par quel procédé ?

chauffés et transformés en nouveaux objets: bouteilles, vêtements , jouets .

d- Quels sont ensuite , les premières formes données au plastique ?

granulés ou paillettes

Activité 3 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Problématique: Que deviennent les matériaux ?

Objectif de connaissance : Savoir ce que deviennent les matériaux de matériaux

OBSERVATION

A4

4- Les matières composites ou plastiques non recyclables :

Comment les matières composites sont-elles traitées ?

Les matières composites ne peuvent pas être recyclées car il est impossible de séparer les différents matériaux qui les composent.

Elles sont incinérées (brulées)pour produire de la chaleur qui chauffe de l'eau pour le chauffage urbain ou pour produire de l'électricité . Il en résulte aussi des mâchefers (résidus inertes)

C

Activité 4 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Problématique: Que deviennent les matériaux ?

Objectif de connaissance : Savoir ce que deviennent les matériaux de matériaux

OBSERVATION

A4

Qu'est-ce que recycler ?

Recycler c'est récupérer des matériaux sur des objets techniques usés , pour leur donner une nouvelle vie , en les réutilisant dans la fabrication d'un nouvel objet technique .

Qu'est-ce que valoriser énergétiquement les matériaux ?

C'est l'utilisation comme combustibles de ces matériaux non réutilisables.

Cette incinération limite l'enfouissement (mise sous terre) des déchets et diminue l'ajout de carburants dans les centrales.

C

Quels sont les avantages du recyclage ?

2- Pour l'aluminium

On économise de la bauxite ( 2 tonnes de bauxite = 1 tonne d'aluminium) et beaucoup d'énergie.

3- Pour les matières plastiques

On économise du pétrole, de l'énergie et de l'eau : 1 tonne de plastique recyclé , ce sont 800 tonnes de pétrole économisés, toute l'énergie nécessaire au transport et à la transformation, ainsi que l'eau ( pompage, refroidissement, matière première)

1- Pour l'acier

On économise du minerai ( en totalité) , de l'énergie (un peu) et de l'eau (un peu également)

économiser de la bauxite

économiser de l'énergie

économiser de l'eau

économiser de l'énergie

économiser du minerai

économiser du pétrole

économiser de l'eau

économiser de l'énergie

Activité 3 : Le choix des matériaux en fonction de leurs propriétés

- Je

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : PRATIQUER DES LANGAGES

a

Compétence à démontrer :

Lire et exploiter des supports

Qu'est-ce qu'une observation ?


-C’est l’action de regarder ou de suivre attentivement des phénomènes, des évènements, des êtres vivants ou l’action de lire, regarder et écouter des informations sur des supports variés (texte, photo, vidéo, piste sonore).

-Elle s’exprime en utilisant « Je vois que », « J’observe que », « Je lis que », « J’entends que ».

Je retiens A4-1 :

1- Les matériaux que nous utilisons pour réaliser les objets ont un double impact environnemental sur :
- Les ressources naturelles
- La pollution des sols, de l'eau , de l'air

Chacun de nous produit chaque année 590 kg de déchets qu'il met dans la poubelle ou à la déchetterie

2400 kg de sable marin sont extraits des rivages chaque seconde dans le monde pour être utilisés par exemple dans la construction ou la verrerie.

C3

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : UTILISER DES OUTILS ET MOBILISER DES MÉTHODES POUR APPRENDRE


Compétence demandée :

Je mémorise des connaissances scientifiques

Je retiens A4-2 :

2-La valorisation d'un matériau consiste à lui redonner de la valeur pour préserver les ressources et éviter les pollutions.

Méthode de valorisation:
-Réemploi : la pièce est réutilisée après une éventuelle rénovation
-Le recyclage ou valorisation matière : les matériaux constituants un déchet sont réintroduits dans le cycle de la production
- La valorisation énergétique : la chaleur dégagée par la combustion des déchets ou de la méthanisation(gaz) est utilisée pour la production d'énergie.

C3

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : UTILISER DES OUTILS ET MOBILISER DES MÉTHODES POUR APPRENDRE


Compétence demandée :

Je mémorise des connaissances scientifiques

Je retiens A4-3 :

Réemploi

Recyclage
ou valorisation matière

Valorisation
énergétique

C3

COMPÉTENCE GÉNÉRIQUE : UTILISER DES OUTILS ET MOBILISER DES MÉTHODES POUR APPRENDRE


Compétence demandée :

Je mémorise des connaissances scientifiques

CAHIER D'ACTIVITé

P75 : Exercice 2: Les différents types de valorisation

objet
lunette
canette
banc
citrouille
type de valorisation




explication




devenir de l'objet après valorisation
lunettes réparées
réutilisation de l'aluminium dans d'autres objets (cadres de vélo,etc...)
utilisation comme source d'énergie
compost utilisable en agriculture













P77 : Exercice 2 : Des matériaux différents pour assurer une même fonction d'usage

1-


matériau
plastique
matériau
Bois
procédé de façonnage
moulage
procédé de façonnage

usinage


2- En métal par usinage, découpe ou formage

En béton par moulage

En pierre par usinage


C

P76 : Exercice 1 : Les différents procédés de façonnage

1- L'impression 3 D est réalisée par apport de matières; alors que pour un usinage, l'opération est réalisée par retrait de matière.


2- La réalisation de pièces complexes

3-


découpe
formage
impression 3D
moulage
usinage
clé en métal
x


x
x
bocal alimentaire en verre


x

carton d'emballage
x
x


x
t-shirt en coton
x




tabouret en bois
x



x
bouchon de bouteille en plastique
x
x
x
x


P74 : Exercice 1 : Les grandes familles de matériaux

1- Les matériaux métalliques: or et fer

Les matériaux organiques: coton et plastique

les matériaux composites: béton armé

Les matériaux céramiques : le verre

2-


table
faitout
tasse et soucoupe

bois
cuivre
porcelaine
matériaux organiques
matériaux métalliques
matériaux céramiques


P75 : Exercice 1 : Le cycle de vie d'un produit

Exercice 1 : Le cycle de vie d'un produit


Extraction de matière première : épuisement des ressources naturelles

Fabrication , transport , distribution, fin de vie : rejets polluants

Utilisation : pas d'impact





P 78 et P 79 : Bilan

P77 : Exercice 3 : Des façonnages différents pour un même objet






1
Châssis
thermo-formeuse
formage
2
roue avant
imprimante 3 D
impression 3D
3
direction
moule
moulage


COMPéTENCE GéNéRIQUE : PRATIQUER DES DéMARCHES SCIENTIFIQUES

a

Compétence à démontrer :

Je sais déduire et établir un lien de causalité