I.4.6 - Comment fonctionne la locomotive à vapeur (bilan) ?

Niveaux conseillés

CM2, 6e

Résumé

Cette séance revient sur le fonctionnement global de la locomotive à vapeur (moteur à vapeur + bielle-manivelle).

Notions

L’aller-retour permanent du piston permet de mettre en mouvement la roue.

Modalité d'investigation

Étude documentaire

Matériel

Pour chaque élève :
Photocopie de la fiche 12 (La machine à vapeur)

Lexique

Translation

Durée

45 min

Étude documentaire (individuellement)

Les élèves travaillent à l’aide de la fiche 12 sur laquelle ils légendent un schéma de machine à vapeur et identifient les mouvements du piston et de la roue.
En cas de difficulté avec le vocabulaire, on peut les inciter à identifier, collectivement, les mots à placer.

Mise en commun et conclusion (collectivement)

Après avoir mis en commun les réponses des élèves, l’enseignant demande à la classe d’écrire collectivement un texte qui résume le fonctionnement de la machine à vapeur.
Ce texte sert de conclusion à la séance. Exemple : De l’eau est chauffée dans la chaudière afin d’obtenir de la vapeur. Cette vapeur sous pression pousse un piston qui est relié à une roue. L’aller-retour permanent du piston permet de faire tourner la roue.
Deux animations multimédia permettent de visualiser le fonctionnement de la machine à vapeur.

Cliquer ci-dessous pour lancer les animations multimédia

La machine à vapeur

La locomotive à vapeur

 

Note scientifique
Le schéma ci-dessus présente les différents éléments qui constituent la machine à vapeur de Watt. Le régulateur à boule (ou régulateur de Watt) est un régulateur de vitesse. Lorsque la roue tourne, elle entraîne une courroie qui est reliée au mat du régulateur à boules. Plus la vitesse de rotation est importante, plus les boules vont s’écarter, ce qui va tirer le câble. Ce câble va alors agir sur le robinet d’admission de la vapeur en réduisant son débit, ce qui va permettre de réguler la vitesse de rotation. En agissant sur la masse des boules et leur écartement, il est possible de régler la vitesse de fonctionnement de la machine à vapeur.

Prolongement possible de cette séquence

Après avoir étudié, lors des quatre dernières séances, le fonctionnement de la machine à vapeur, la classe peut choisir d’étudier l’alimentation électrique des trains. En effet, depuis 1880, les locomotives utilisées pour le transport de personnes fonctionnent majoritairement à l’énergie électrique. Il s’agira, par exemple, de demander aux élèves de schématiser l’alimentation électrique du train à partir des éléments qu’ils connaissent, puis de réaliser le montage correspondant. Dans ce montage, les rails et la caténaire sont tous deux reliés au générateur (centrale électrique), formant un circuit fermé.


Classe de 6è EIST de Sophie Gouet (Paris)

 

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Partenaires du projet

ADEME CASDEN Editions Le Pommier