ACTION DUN JET SUR UN OBSTACLE - Compte rendu expérimental
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2020/2021
Vérification de l'équation de BernoulliAuteur : Fabrice Maquère Niveau (Thèmes)Tale Spécialité - Mécanique des fluides IntroductionCette activité expérimentale a pour but de vérifier l'équation de Bernoulli. Pour cela, les élèves vont comparer de 2 mesures différentes de la vitesse d'écoulement en sortie d'un réservoir. La première mesure utilise la loi de Bernoulli, la seconde analyse le mouvement parabolique du jet d'eau. Les élèves sont invités à mettre en commun l'ensemble de leurs résultats expérimentaux ce qui permet par ailleurs de discuter des sources d'incertitudes et des limitations des lois utilisées. Cette expérience peut être réalisée à la maison ou en classe.Type d'activitéActivité expérimentale
Compétences
disciplinairesSuivre un protocole Collecter des mesures et les organiser dans un tableurEffectuer un travail collaboratifs
Transmettre des informations (données, photo)
CRCNCompétences
Numériques1. Information et données
1.2 Gérer des données
1.3 Traiter des données
2. Communication et collaboration
2.1 Interagir
2.3 Collaborer
3. Création de contenu
3.2 Développer des documents visuels et sonores
5. Environnement numérique
5.2 Évoluer dans un environnement numérique
Notions et contenus du
programmeExploiter la relation de Bernoulli, celle-ci étant fournie, pour étudier qualitativement puis quantitativement l'écoulement d'un fluide incompressible en régime permanent. Mettre en oeuvre un dispositif expérimental pour étudier l'écoulement permanent d'un fluide et pour tester la relation de Bernoulli.Objectif(s)
pédagogique(s)Travailler les compétences expérimentales dans une situation d'autonomie (à la maison). Travailler en collaborant : partage des trucs et astuces pour la partie expérimentale, mutualisation des résultats, échanges autour des conclusions Réflexion sur les incertitudes et les limites des modélisationsObjectifs disciplinaires
et/ou transversauxSe familiariser avec la relation de Bernoulli.Revoir les équations du mouvement
Réflexion sur les incertitudes et les limites des modèlesDescription succincte de
l'activitéPartie expérimentale : fabriquer un réservoir d'eau avec un écoulement bas à l'aide d'une bouteille en plastique puis lors de la vidange de ce réservoir, mesurer la hauteur d'eau dans la bouteille et la portée du jet. Partie théorique : calculer la vitesse du jet d'eau sortant ià l'aide de la relation de Bernoulli en fonction de la hauteur d'eau dans la bouteille ià l'aide des lois du mouvement en fonction de la hauteur de chute et de la portée du jet Partie exploitation / interprétation : mise en commun des résultats à l'aide d'un tableur collaboratif en ligne, conclusion puis discussion autour des sources d'erreurs possibles A chaque étape, des tests auto-évalués guident l'élève dans ses réponses.Découpage temporel de
la séquencePartie 1 : préparation de l'expérience, calculs préparatoiresPartie 2 : réalisation de l'expérience
Partie 3 : interprétations
Pré-requisLois du mouvement
Outils numériques
utilisés/MatérielTableur (collaboratif si possible)Outil de communication et d'échange
Outil permettant des tests autoévalués
Gestion du groupe
Durée estiméeCe découpage temporel prend en compte que le travail expérimental à la maison des élèves se fait à un rythme plus lent qu'en classe mais peut se faire en parallèle d'autres activités / d'autres chapitres. iPréparation de l'expérience à la maison, familiarisation avec la relation de Bernoulli, calculs préparatoires : 1 à 2 semaines iRéalisation de l'expérience et partages des résultats : 1 semaine iBilan en classe : 30 minutes Académie de Strasbourg TraAM 2020/20212 sur 5Énoncé à destination des élèves
Version Moodle (archive téléchargeable)
Version Traitement de texte (fichier téléchargeable) Académie de Strasbourg TraAM 2020/20213 sur 5Retour d'expérience :
Les plus-value pédagogiques (enseignants/élèves) :iFaire sortir la physique-chimie de la salle de TP : étude d'un phénomène naturel plus que d'un
objet théorique d'enseignementiIntroduction à la médiation scientifique (présentation auprès des membres de sa famille)
iTravailler l'autonomie des élèvesiEntraînement des élèves à l'utilisation d'outils numériques, amélioration des compétences PIX
Les freins :
iRésultats parfois trop hétérogènes iTrou de sortie bas laissant un petit morceau de plastique faisant office de clapet aléatoiresiJet d'eau assez vite turbulent quand on s'éloigne de l'orifice de sortie d'où lecture de la portée du
jet difficile iErreurs de parallaxe lors de la mesure de la portée du jet iInvestissement faible de quelques élèves qui ne se sentent pas concernés ou qui sont trop déstabilisésiDifficultés pour suivre une protocole écrit en autonomie (malgré des photos d'illustration)
iPerte de charge importante avec l'écoulement au travers d'un trou droit dans une paroi minceLes leviers :
iPrévoir une séance intermédiaire de questions/réponses iImposer un planning stricte et faire comprendre que ses échéances sont du même ordre qu'un rendu de devoiriEssayer de faire vivre l'entre-aide entre élèves, de jouer sur le côté ludique de l'expérience et la
fierté d'avoir une jolie photo de son montageiToutes les difficultés de mesures sont des pistes de discussions autour de la notion d'incertitudes
et de validité d'un modèle Les pistes pour aller plus loin ou généraliser la démarche : iRemplacer les photos du protocole par des vidéos tutorielles iPrévoir un canevas de compte-rendu numérique que l'élève n'a plus qu'à compléter. iÉquiper l'orifice de sortie de la bouteille d'une sortie conique pour réduire fortement la perte de charge Académie de Strasbourg TraAM 2020/20214 sur 5Production d'élèves :
Académie de Strasbourg TraAM 2020/20215 sur 5quotesdbs_dbs41.pdfusesText_41[PDF] reaction d'un jet pdf
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