branche 1 branche 2 branche 3 sol Échelle: 1cm↔0,5m

TACHE COMPLEXE : ENERGIE MÉCANIQUE
MAITRE CORBEAU SUR SON ARBRE PERCHE....
✔
La situation-problème
Le corbeau Grosgourmand aime beaucoup les noix. Il en a justement trouvé une, de
masse 12 g. Pour l’ouvrir, il a pensé à cette technique : la laisser tomber sur le sol
pour qu’elle s’ouvre. On sait que lorsque l’énergie au sol dépasse 0,63 joules, la
noix finit en miettes et il ne peut plus la manger, tandis qu’en dessous de 0,54
joules, elle ne s’ouvre pas. Le corbeau a en effet le choix entre simplement lâcher
la noix depuis sa branche (La noix a alors uniquement une énergie de position
initiale Ep) ou propulser sa noix vers le sol par un mouvement de bec ( ce qui ajoute
de l'énergie cinétique Ec à la noix ) . Laquelle des 4 situations de départ doit-il choisir ?
✔
??
Les supports de travail
branche 3
Situation A :
branche 1 soit EpA =0,38 J
et v = 5 km/h
Situation B :
branche 2 soit EpB =0, 53J
et v = 6,5 km/h
Situation C :
branche 2 soit EpC =0,53 J
et v = 0
Situation D:
branche 3 EpD = 0,66 J
et v = 0
branche 2
branche 1
v est la vitesse de
départ que
communique le
corbeau à la noix en la
lançant
Échelle:
1cm↔0,5m
sol
✔
Les consignes
Vous pouvez traiter le problème avec ou sans indice(s) (à demander au professeur).
Que feriez-vous à la place de ce corbeau qui a hâte de manger sa noix ? Choisissez la situation adéquate (vous
préciserez la branche, son altitude par rapport au sol, et la vitesse à communiquer) et expliquez par écrit
de façon détaillée le raisonnement que vous avez suivi . Vous vous attacherez à bien expliquer les différentes
formes d’énergie impliquées.
1
COLLEGE SAINTE URSULE 2014/2015
TACHE COMPLEXE : ENERGIE MÉCANIQUE
✔ Documents utiles
Définition de l'énergie mécanique d'une objet : La somme de l’énergie de position (EP) et de l’énergie cinétique
(EC) d’un objet constitue son énergie mécanique (EM).On a représenté sur le graphique suivant l'évolution, en
fonction du temps, de l'énergie cinétique, de l'énergie de position et de l'énergie mécanique d'un objet en chute
libre (c'est à dire sans frottements).
Expression de l'énergie de position : L'énergie de position d'un objet de masse m s'écrit : Ep = mgh avec g
l'accélération de pesanteur et h l'altitude à laquelle se trouve l'objet.
✔ La grille d'évaluation
Ra1 : Je sais repérer et formuler le problème.
/1
Mo1 : Je connais la définition de l'énergie cinétique et la relation liant E c à m et v.
/1
Co1 : Je sais trouver les informations utiles d'un document.
/4
Ra8 : Je sais exploiter ces informations pour construire le raisonnement.
/1
Re1 : Je sais réaliser un calcul. (étapes et unités)
/4
Co7 : Je sais lire un graphique.
/1
Co8 : Je sais rédiger (présentation, orthographe, phrases courtes)
/3
Ra8 : Je sais mettre en évidence des relations de causes à effets.
/1
Total
Réaliser
Raisonner
/4
Mobiliser
/2
Communiquer
/1
/8
2
COLLEGE SAINTE URSULE 2014/2015
Infos
prof
TACHE COMPLEXE : ENERGIE MÉCANIQUE
MAITRE CORBEAU SUR SON ARBRE PERCHE.
✔
La classe : 3°
✔
La durée :1h
✔
Dans le programme de la classe visée
Les connaissances
• C1.énergie de position et cinétique
énergie mécanique
conservation d'énergie au cours d'une chute
✔
Les capacités
• Interpréter les échanges d'énergie
Les aides ou « coups de pouce »
uE cinétique
Indices
à distribuer
un par un,
à la
demande
des élèves
L'énergie cinétique se
calcule par:
Ec= 0,5.m.v2
Avec Ec en J, m en
kg et v en m/s
x impact
Au moment de l'impact
de la noix sur le sol,son
Ep devient nulle donc
son Em équivaut à son
Ec.
w échanges
v E mécanique
Ici, l'energie mécanique
Em = Ec+Ep se
conserve lors de la
chute
d'énergie
Au cours de la
chute, l'énergie de
position se transforme
en énergie cinétique
Échelle
Pour déterminer l'altitude des branches, il faut tenir
compte de l'échelle suivante:
1cm sur le dessin → 0,5 m en réalité
4,5 cm sur le dessin→ X
(par exemple)
X = 4,5*0,5 m
✔
Remarques et conseils
1
COLLEGE SAINTE URSULE 2014/2015
TACHE COMPLEXE : ENERGIE MÉCANIQUE
-Prérequis: les différentes formes d'énergie en mécanique
L'évaluation est donc prévue en fin de chapitre.
-On peut éventuellement simplifier un peu pour les classes les plus faibles en donnant les vitesses déjà en
m/s.
-Un point méthode sur les conversions semble essentiel avant de commencer le sujet.
-Ici, la taille des pattes au bec du corbeau est négligée par rapport à l'altitude des branches ,pour ne pas
compliquer davantage le sujet.
-BONUS possible après l'évaluation (ou avant) avec ce petit film :
http://www.dailymotion.com/video/x5e5hv_un-casse-noix-pour-la-corneille-du_animals
✔
Autre mission possible ( avec l'aide d'un professeur de français):
Vous pouvez traiter le problème avec ou sans indice(s) (à demander au professeur).
La mission 1: Que feriez-vous à la place de ce corbeau qui a hâte de manger sa noix ? Choisissez la situation
adéquate (vous préciserez la branche, son altitude par rapport au sol, et la vitesse à communiquer)
et expliquez par écrit de façon détaillée le raisonnement que vous avez suivi . Vous vous attacherez à bien
expliquer les différentes formes d’énergie impliquées.
La mission 2 : Pour répondre à cette question, vous écrirez une fable de votre imagination incluant des
notions d'énergie, selon le modèle de La Fontaine , mais avec la suite de votre choix :
Maitre Corbeau sur son arbre perché,
Tenait en son bec une noix....
✔
Les indicateurs pour l'évaluation
Les indicateurs proposés ci-dessous à titre d'exemple sont directement inspirés des « grilles de référence
palier 3 » nationales disponibles ICI.
C3 – Les principaux éléments de maths et la culture sci. et techno.
Ö  Ø
Pts ?
Ö  Ø
Pts ?
C3.1 – Pratiquer une démarche scientifique, résoudre des problèmes
• Rechercher, extraire et organiser l’information utile.
L'élève sait repérer les unités de l'énoncé, relever la masse et les différentes
énergies
• Mesurer, calculer.
L'élève utilise les U.S.I et effectue des conversions.
Il sait se servir d'une échelle.
Il sait passer d'une formule littérale à une application numérique.
• Raisonner, argumenter.
L'élève utilise les conversions de Ep en Ec et le principe de conservation de l'énergie totale
• Présenter la démarche suivie, les résultats obtenus, communiquer avec un
langage scientifique.
Le raisonnement est exposé clairement
C3.3 – Maitriser des connaissances :l'énergie
l'élève sait que l'énergie, perceptible dans le mouvement,peut revêtir des formes différentes et se
transformer de l'une à l'autre
C1 – La maîtrise de la langue
C1.2 – Écrire
• Rédiger un texte bref, cohérent, construit en paragraphes, correctement
COLLEGE SAINTE URSULE 2014/2015
2
TACHE COMPLEXE : ENERGIE MÉCANIQUE
ponctué, en respectant des consignes imposées : texte argumentatif.
COLLEGE SAINTE URSULE 2014/2015