Collège Saint-Exupéry

  5, rue de la Liberté

  94300 Vincennes

  Tél. : 01 48 08 50 51

  Fax : 01 48 08 66 05

logo réforme

 

Connexion

Connexion privée au site. Attention, pour le suivi des notes ce n'est pas ici ! Cliquez sur "La-Vie-Scolaire.fr" ci-dessus dans les "liens directs".

  Directrice de Publication :

  P. Maucande

  Webmestre :

  P. Lathuillère

 

Ce site est optimisé pour

le navigateur Mozilla Firefox

Atelier "Ponts en spaghetti"

 

Dans le cadre des ateliers pédagogiques mis en place en cette année 2014-2015, la classe de 5èmeD s'est vue proposer un atelier "sciences" co-animé par M. Gagea (professeur de Physique et professeur principal de la classe) et par M. Lathuillère (professeur de mathématiques de la classe).

Quelques images permettent d'illustrer cet article, elles sont issues pour la plupart du site Wikipédia.


Attention ! Lors de ce projet nous avons pris des photos de vos enfants. Elles ne sont pas en accès libre.
Pour visualiser le menu d'accès aux photos (à droite) vous devez d'abord être identifié sur le site à l'aide de l'identifiant remis à votre élève en classe…(bouton connexion en bas à gacuhe de la page)

Liens directs vers l'article :


Objectifs pédagogiques :

Le projet a permis aux élèves de mettre en pratique des méthodes de travail collaboratif ainsi que des notions nouvelles découvertes dans l’étude de cas. Il leur a été demandé d’innover en construisant par groupes de 4 élèves une maquette de pont en spaghetti répondant à des contraintes précises.

Situé au démarrage du cycle central du collège ce projet a pu, selon les élèves, faire émerger un intérêt particulier pour une application concrête de connaissances techniques au sein des métiers de la construction. L'activité a permis de faire des liens entre les thématiques abordées dans les programmes de mathématiques, de sciences physiques et de technologie.

Accessoirement les élèves ont passé beaucoup de temps à travailler ensemble de manière très concrête et plutôt dans la bonne humeur. 

Déroulement du projet : 

1. Introduction, travail de recherche

Une étude de cas et le travail de recherche demandé lors des premières séances a permis aux élèves de découvrir les différents types de ponts, la structure et l'évolution des ponts suspendus. Les élèves ont ainsi découvert l'histoire de la construction des ponts suspendus, les types d'innovations qui ont soutenu ces réalisations, et la transmission des efforts notamment dans les structures en treillis. 

1.a. La clé de voûte, histoire, principe

Une séance a été consacrée en grande partie à expliquer les principes physiques de répartition des contraintes dans la structure en voûte (assez difficiles à appréhender en 5ème !).

Principe de la clé de voûte

1.b. Un peu de vocabulaire

 Présentations par les élèves des..

  • ponts voûtés
  • ponts à poutres
  • ponts en arc
  • ponts suspendus
  • ponts à haubans

... et du vocabulaire relatif aux éléments d'un pont (tablier, piliers, etc.)

perspective d'un pont, vocabulaire

1.c. Expérimentation de la structure creuse

A partir d'une feuille de papier, il est facile de montrer qu'elle soutient le poids d'un livre si on pense à la rouler en tube...

Effectivement le livre de Math tient facilement en équilibre au dessus du cylindre fabriqué à partir d'une simple feuille A4, sans colle ni scotch. Essayez !

1.d. Descriptions rapides des forces appliquées aux structures

Forces dans les structures

2. Le défi

Les élèves doivent construire un pont, uniquement avec des pâtes alimentaires de type spaghetti de la colle et si nécessaire du fil à coudre.

Participants

4 personnes par groupe dont un architecte, un ingénieur, un chef opérateur et un coordinateur.

  • L'architecte conçoit et propose à l'équipe un descriptif du pont (dessin, plan, fichier Sketchup, etc.)
  • L'ingénieur apporte ses conseils en termes de résistance (quelle quantité de matériau à quel endroit ? Comment gérer les liaisons entre les éléments ? etc.)
  • Le chef opérateur apporte son savoir faire en terme de bricolage, assemblage, collage, etc.
  • Le coordinateur fait régner un climat favorable au travail au sein de son équipe

Quelques contraintes sur ce pont :

  • La masse du pont ne doit pas excéder 500 grammes.
  • Le pont doit comprendre un tablier en pâtes d'au moins 5 cm de largeur, sur toute la longueur.
  • La longueur du pont est de 60 cm environ.
  • Le pont doit être moderne. Aucun pont à poutre.
  • Le pont doit être installé sans attache entre les deux points d'appui qui se trouvent à une distance de 50 cm l'un de l'autre.
  • Les points d'appui pour déposer le pont sont fournis par les professeurs. Ils ne permettent pas "d'ancrer" les appuis du pont, mais seulement de les poser.

Déroulement

Chaque équipe passera à tour de rôle pour mesurer la résistance de son pont. Tous les ponts seront évalués sur les mêmes points d'appui séparés de 50 cm.

Le pont le plus léger et solide sera déclaré vainqueur. L’esthétique sera également évaluée.

3. Constitution des groupes

Nous avons demandé aux 28 élèves de constituer 7 groupes comportant pour chaque groupe :

  • Un architecte en charge de la conception de la forme de l'ouvrage. S'il prend l'avis de ses camarades, c'est lui qui décide du choix global de la structure et qui vise à la meilleure note esthétique possible.
  • Un ingénieur responsable de la création d'une structure compatible avec les choix architecturaux mlais aussi avec les contraintes du matériau (spaghetti, colle à chaud, fil à coudre)
  • Un chef opérateur qui guidera ses camarades dans la réalisation concrète de la construction. En théorie, c'est la personne le plus "bricoleur" de l'équipe.
  • Un coordinateur qui devra faire en sorte que le groupe fonctionne en synergie dans une bonne ambiance de travail. C'est lui qui sera en charge de la progression du projet, de la prise de décision démocratique et de l'efficacité du groupe.

Les groupes constitués :

Groupe 1
Groupe 2
Groupe 3
Groupe 4
Léna D. Maïwen Marc Erwan
Maelys Sarah Johnny Gabriel
Elie Juliette Laëtitia Nina
Jules Natan Marème Messaline
 
Groupe 5
Groupe 6
Groupe 7
  Lucie Maxime Lorenz
  Emma Colombe Emma-Louise
  Lucas Léna V. Thomas Su.
  Adel Charlotte Thomas Si.

4. Planification, conception, réalisations

Dans un permier temps les groupes ont présenté à la classe leur projet théorique. Parfois un fichier "Sketchup" a permis de visualiser parfaitement le pont tel qu'il serait créé finalement.

Puis, nous sommes passés en phase "bricolage" pendant plusieurs semaines. De nouvelles questions sont apparues, des compromis ont été nécessaires, le tout dans un ambiance assez sympathique.

Quelques photos des apprentis constructeurs sont accessibles si vous êtes enregistré sur le site (en base à gauche : "connexion") : cliquez dans le menu s'il est visible à droite, votre identifiant a été remis à votre enfant en classe. Pas de menu photos ? C'est que vous ne vous êtes pas identifié !

5. Jours de tests

Il a fallu imposer une fin aux ateliers de bricolage afin de conclure cette période "architecture" et les deux dernières séances ont été particulièrement stressantes pour certains groupes qui avaient constaté que leur pont n'était pas aussi solide qu'il le pensaient. Quelques rafistolages de dernière minute ont été nécessaires !

5.a. Notation pour le concours

Comme prévu initialement chaque groupe a présenté son projet finalisé devant la classe. Chaque élève des autres groupes a proposé une note esthétique afin de faire une note moyenne attribuée au pont.

Ensuite chaque pont a été pesé afin de noter sa masse.

Finalement les ponts ont tous été détruits afin de tester leur résistance à la rupture ! Au bout de quelques semaines d'efforts, tous les élèves avaient réussi a accepter l'idée qu'on détruise leur oeuvre d'art pour la science !

5.b. Quelques photos des ponts réalisés par les élèves :

Les photos sont dans l'ordre des groupes de 1 à 7 (Cliquer sur l'image pour l'agrandir).

Groupe1 Groupe1b Grp2 grp2b grp3 Grp3b grp4 grp4b Grp5 grp5b grp6 grp6b grp7 grp7b

5.c. Scores des groupes

 

 
Grp1
Grp2
Grp3
Grp4
Grp5
Grp6
Grp7
  Léna D. Maïwen Marc Erwan Lucie Maxime Lorenz
  Maelys Sarah Johnny Gabriel Emma Colombe Emma-Louise
  Elie Juliette Laëtitia Nina Lucas Léna V. Thomas Su.
  Jules Natan Marème Messaline Adel Charlotte Thomas Si.
Esthétique  14.8/20 14.3/20 13.1/20 14.6/20 13.6/20 13.2/20 11.9/20
masse 600 g 205 g 273 g 498 g 265 g 253 g 358 g
résistance 1300 g 1156 g 475 g 900 g 250 g 100 g 1900 g *
ratio résistance/poids 217% 564% 174% 181% 94% 40% 531%

 

(*) le pont du groupe 7 était quasiment détruit à 600 g de charge... en tout cas il avait absolument perdu toute capacité à permettre un franchissement !

Le pont le plus léger du groupe 2, qui a pu soutenir 5,64 fois son propre poids, qui a obtenu une note esthétique très honorable a été déclaré vainqueur de l'épreuve finale ! Bravo à Maïwen, Sarah, Juliette et Natan !

5.d. Vidéos des résistances à la rupture et efficacité "resistance/masse"

Calendrier

se_module_calendrier_110 - style=default - background=
<<   201609<20178 septembre >201710   >>201809
lun mar mer jeu ven sam dim
        1 2 3
4 5 6 7 8 9 10
11 12 13 14 15 16 17
18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30  
110201709