Comment fonctionne la transmission d'un vélo ?

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM2.
Auteur
A. DOBELLI
Objectif
- Repérer l'évolution technologique d'un objet.
- Décrire le fonctionnement d'un objet technique.
- vérifier et contrôler (dimensions, fonctionnement).
--> lien acec la séance du thème 1 : Comment bougent nos objets mécaniques ?
Relation avec les programmes
Cette séquence n'est pas associée aux programmes.
Dates
Créée le 20 octobre 2016
Modifiée le 01 mars 2017
Statistiques
1311 téléchargements
11 coups de coeur
Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

Quels sont les éléments de transmission du vélo ?
Quelle est la distance parcourue pour un tour de pédales ?
Pourquoi la bicyclette est-elle plus efficace que ses ancêtres vélocipèdes et Grand Bi ?

Déroulement des séances

1

Eléments de transmission du vélo et vitesse parcourue pour un tour de pédale.

Dernière mise à jour le 20 octobre 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Nommer, retenir le vocabulaire relatif aux élément de transmission du vélo.
Découvrir l'évolution du vélo.
Comprendre que pour les anciens vélo (Vélocipède et grand Bi, un tour de pédale entraine un tour de roue)
Durée
70 minutes (7 phases)
Matériel
Exercice en ligne (VPI) - Quizz vélo (Retz CM1)
Animation (Retz) : Histoire du vélo
photocopie de la fiche : Histoire du vélo
Photo à afficher : histoire du vélo
Ficelle

1. Représentations et connaissances préalables

collectif | 10 min. | découverte

Quels sont les éléments du vélo qui permettent de le faire avancer ?

 

Questionner les élèves et noter leurs hypothèses et connaissances au tableau.

2. Quizz vélo

collectif | 10 min. | recherche

Certains enfants viennent réaliser l'exercice : indiquer le nom de certaines parties du vélo.

3. Reproduire l'exercice sur fiche

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Distribuer la fiche : La transmission du vélo

Compléter la fiche

Guider la correction collective au tableau avec la fiche projetée.

Il s'agit de la trace écrite validée pour mémoire.

L'enfant gardera la fiche sous les yeux durant la reste de la séance afin d'employer le vocabulaire adéquat qui sera éventuellement corrigé.

4. Observer les différences des vélos au fil des ans.

collectif | 10 min. | découverte

Afficher la photo (VPI) de  l'évolution du vélo.

Remarques

Faire remarquer (si ça ne l'a pas été) que le pédalier est soit fixé directement sur la roue avant soit sur le plateau puis faire observer les différentes tailles de roues.

5. Défi

binômes | 10 min. | recherche

Distribuer la fiche activité 2 : Histoire du vélo et présenter le défi aux élèves

Par deux, vous devez colorier la distance parcourue par chaque vélo pour un seul tour de pédale.

6. Argumenter pour une mise en commun collective

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Les groupes qui ont des résultats différents expliquent leur choix.

Pour le vélocipède et le grand Bi, il faut se rendre compte qu'un tour de pédale correspond à un tour de roue donc la distance parcourue correspond à la circonférence de la roue motrice. Plus elle est importante, plus le déplacement l'est aussi. C'est pourquoi le grand Bi a un développement plus important que le vélocipède.

 

7. Validation

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Projeter l'animation "Histoire du vélo"

Commenter les réponses pour le vélocipède et le grand Bi.

Pour la bicyclette, comment expliquez-vous qu'un tour de pédale soit plus efficace alors que la circonférence de ses roues est inférieure à celle des deux autres vélo ?

(incomplète)

Lorsque le pédalier se trouve sur l'axe de la roue motrice (vélocipède et grand Bi), chaque tour de pédale entraîne un tour de roue. Plus le diamètre de la roue est important, plus la distance parcourue est grande mais nous allons voir pourquoi il n'est est pas de même pour notre bicyclette. C'est ce que nous allons voir dans la 2ème séance.

2

Pourquoi la bicyclette est-elle plus efficace que ses ancêtres le vélocipède et le Grand Bi ?

Dernière mise à jour le 01 mars 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Comprendre l'effet produit par la démultiplication du mouvement.
Comprendre la notion de braquet.
Comprendre ce qu'est le développement et savoir le calculer.
- Décrire le fonctionnement d'objets techniques, leurs fonctions et leurs composants.
Durée
100 minutes (6 phases)
Matériel
Une bicyclette avec des vitesses.
Vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=0qscPqOHPyE
Animation : Transmission par chaîne- Retz
Fiche activité 3 : entraînement : Combien de tours de roue
https://www.youtube.com/watch?v=wechtq95lqM&t=1274s

1. Hypothèses

collectif | 5 min. | découverte

"A quoi servent les vitesses d'un vélo ?"

" Comment ça marche ?"

Ecouter les réponses des élèves sans les commenter.

2. Observer les roues en mouvement, le plateau, les pignons

demi-classe | 20 min. | recherche

Observer la transmission du mouvement sur une bicyclette (portée hors du sol).

Compter le nombre de tours que fait la roue arrière selon si la chaine est sur le grand pignon, le moyen ou le petit).

En demi-groupe.

Dans le même temps : l'autre groupe fait le schéma de la transmission par chaîne du mouvement entre le plateau et le pignon : un plateau, 3 tailles de pignon donc 3 schémas, le plateau étant dans un premier temps de même taille que le pignon puis  2 fois plus petit, puis 6 fois plus petit.

3. Phase 3

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Matériel : bicyclette, animation Nathan, Vidéo

 

3 élèves proposent au tableau un des schémas (3 au total) que le professeur a demandé de réaliser.

Valider et proposer d'indiquer le nombre de dents suivant : 60 (pour le plateau) et 60 (pour le pignon / 60 et 30 / 60 et 10

Essayer de déterminer le nombre de tour que fera la roue dans chacun des cas.

Introduction de la notion de "braquet" puis de "développement"

Projeté et commenter - l'animation de retz

                                        - la vidéo : Le braquet en vélo.

4. Exercice

binômes | 15 min. | entraînement

Fiche activité 3

Répondre aux questions en indiquant G, M ou P (grand, moyen, petit)

Gérer la mise en commun.

 

5. Calcul du braquet et du développement.

collectif | 30 min. | réinvestissement

Indiquer au tableau les formules pour calculer le braquet et le développement.

 

 

PlateauPignonBraquetDéveloppement
50124.178.92
50153.337.13
50182.785.95
    

Circonférence de la roue  = 2.14 m

pour la dernière ligne , les élèves proposent un plateau plus petit qu'un pignon.

Vidéo : C'est pas sorcier : Les fous du vélo (en supprimant les parties hors sujet).

Effectuer les calculs pour les rapports proposés dans la vidéo.

6. Trace écrite

collectif | 20 min. | mise en commun / institutionnalisation

La rédiger avec les enfants.

Si le plateau et le pignon étaient de même taille, 1 tour de pédales entrainerait 1 tour de roue. Mais, sur la plupart des vélos, le plateau est plus grand que les pignons.

Plus la différence de taille entre le plateau et le pignon est importante, plus la distance parcourue l'est également. Le nombre de tours effectués par la roue motrice pour un tour de pédalier s'appelle le braquet.

Braquet = nombre de dents du plateau :  nombre de dents du pignon

On le calcule en divisant le nombre de dents du plateau situé au niveau des pédales par le nombre de dents du pignon située sur la roue arrière.

On appelle développement la distance parcourue par le vélo pour un tour de pédale. Le développement est donc le périmètre (on dit aussi la circonférence) de la roue multiplié par le braquet.

Développement = braquet x circonférence de la roue.

Plus le pignon est grand (donc plus le braquet estpetit)  plus la distance effectuée par le vélo pour un tour de pédale sera petite mais l'effort fourni par le cycliste sera aussi moins important ce qui est intéressant en montée.