Cratères et météorites, question d'énergie !

2. Réalisation des expériences et compte rendus
Auteurs : Katia Allegraud(plus d'infos)
Frédéric Pérez(plus d'infos)
Fatima Rahmoun(plus d'infos)
Résumé :
Suite à l'émission d'hypothèses et de protocoles, les élèves mettent en oeuvre leurs expériences.
Publication : 23 Novembre 2016
Objectif :
Mettre en oeuvre un protocole, mesurer une grandeur avec des moyens adaptés.
Matériel :

Pour un groupe :

  •  Entre un et deux paquets de semoule (prévoir environ 8 paquets pour 5 groupes) de 1 kg
  •  D’autres types de « sol » : sable, gravier, farine…pour les élèves qui souhaitent en comparer.
  •   1 bassine ou saladier (diamètre intérieur entre 20 et 25 cm, ne pas prendre de contenant trop grand sinon la couche de semoule ne sera pas assez épaisse et les billes toucheront le fond)
  •   billes en verre de différents diamètres
  • Pâte à modeler
  •   Pour mesurer le diamètre des cratères et/ou la hauteur de lâcher: compas, régle, mètre ruban
  • 1 balance (pour peser les billes)
  • pied à coulisse pour mesurer le diamètre des billes si besoin

Prévoir pour le rangement des entonnoirs pour remettre la semoule dans les paquets, et pour nettoyer le sol pelle, balayette, aspirateur…

Etape 2 : réalisation des expériences (50 min)

Une fois qu’ils ont stabilisé leur protocole, les élèves passent aux expériences proprement dites. L’enseignant circule dans les groupes et échange avec les élèves pour attirer leur attention sur la nécessité d’être rigoureux dans leurs mesures. 

Pour simuler le sol, les élèves ont recours à de la pâte à modeler, de la farine, de la semoule, du sable…
Deux façons de tester l’influence de la masse de la bille : en remplissant des coquilles creuses ou en comparant deux matériaux différents.

 

Les points suivants requièrent une vigilance particulière :

  •  En sciences, une appréciation qualitative ne suffit pas. Constater que le cratère est plus grand quand on lâche la bille de plus haut est une première approche qui peut confirmer qu’on est sur la bonne piste. Elle n’a cependant de valeur scientifique que si elle est traduite en mesure quantitative de taille et de hauteur de lâcher. De même, la masse et le diamètre des billes utilisées doivent être précisés.
  • Les expériences ne doivent faire varier qu’un seul paramètre à la fois pour être comparables. Ce n’est pas forcément évident si l’on souhaite comparer des billes de même matériau et de masses différentes, car on fait alors varier à la fois la masse et le diamètre.
  • es élèves ayant choisi d’étudier l’influence de la rapidité de la bille sur la taille du cratère sont rapidement confrontés à l’impossibilité de mesurer la vitesse. Ils sont tentés au début de l’expérience de la lancer plus ou moins fort. Une discussion avec eux pointant la nécessité de procéder à des mesures reproductibles les amène à réaliser que ce n’est pas le bon choix. L’idée de lâcher la bille de hauteurs différentes vient naturellement, car le gain de vitesse en fonction de l’altitude initiale est assez intuitif.
  •  Pour s’assurer que les expériences sont reproductibles, chaque mesure devrait être répétée plusieurs fois (3 par exemple). Cependant en 6e ont peut  laisser faire les élèves à leur idée et discuter lors de la mise en commun que pour bien faire on aurait dû répéter plusieurs fois chaque mesure.
  • Selon le matériau utilisé pour le sol, on met en jeu des mécanismes différents. La semoule va favoriser les processus d’éjection de matière (on constate d’ailleurs rapidement qu’on en a mis partout) alors que la pâte à modeler, la glaise et la farine mettent plutôt en jeu des processus de déformation.

Etape 3 : Réalisation des comptes rendus d’expériences (optionnel - 15 à 30 min selon la modalité choisie)

Une fois les expériences terminées, les élèves rendent compte de leurs résultats. Cela peut prendre la forme d’un compte rendu individuel écrit, d’une affiche collective présentée oralement au reste de la classe, d’un diaporama, d’une vidéo commentée (prévoir une heure dans ce cas)…

Les élèves décrivent leurs expériences et reviennent sur leurs hypothèses.