Modéliser la distribution de l'eau

Les leçons de Marie Curie

Coin matos et ressources : pour avoir des tuyaux transparents : MAAG TECHNIC 37, rue Newton au Brezet. Carte des réseaux de distribution à demander auprès des syndicats de distribution.  Les leçons de Marie Curie à récupérer sur internet.
Le site Hypothèse.be rubrique eau

Partie 1 : une démarche pour comprendre la distribution de l’eau.

1Les vases communicants.

1.1 Questions de départ (qu’il faut formuler correctement)

D’où vient l’eau du robinet ?

è Recueil des représentations des élèves sur une affiche

1.2 Situations expérimentales :

a) comment positionner le réservoir pour que l’eau coule à tous les étages

 - dans un premier temps demander de dessiner les hypothèses (résultats attendus sur une fiche)

Insister sur le fait que la manipulation qui suit doit être rigoureusement conforme à la situations dessinée

Les élèves expérimentent avec le matériel  Faire observer que dans la position la plus haute du réservoir, il faut boucher le tube si l’on ne veut pas qu’il déborde.

b) Comment l’eau va-t-elle se répartir dans le dispositif

Intérêt d’utiliser 2 dispositifs : un avec un gros tube rigide, l’autre avec un long tube souple
Principe des vases communicants ; dans le second dispositif, on peut relever le tuyau sans modifier le niveau dans les réservoirs.

1.3 Faire la synthèse : demander par un schéma de répondre à la question de départ.

introduction du château d’eau (point d’eau en hauteur), du système de pompage et de distribution vers les maison (tuyau flexibles qui suivent le relief)

2Affiner la représentation des élèves

2.1 La notion de pression et du rôle de l’air

A partir des schémas élèves, on formule une nouvelle question :

Est-ce que les châteaux d’eau ont tous un toit ou pas ? Quelle est l’utilité de ce toit ?

Utiliser une bouteille bouchée.

Si je perce la bouteille, que se passe-t-il ? à problématisation sur la présence d’un toit. Mais la présence du toit empêcherait de faire couler l’eau.  Il faut donc un système d’arrivée d’air.
Trouver une solution : ouvrir le bouchon

2.2D’autres questions émergent.

Est-ce que la surface du réservoir va augmenter la pression ; est-ce que les tailles de tuyaux peuvent varier…

2.3Modifier les schémas en prenant en compte la notion de coût d’une installation

Comment peut-on modifier le système pour qu’il coûte le moins cher (présence de pompes, réseaux de tuyaux)

3.    Exploitation des connaissances pour réaliser d’autres projets.

Maquettes, schémas : Faire des Fontaines permanentes ; des écluses ; maquette de distribution d’eau en prenant en compte les paramètres physiques et économiques, transformer de l’eau dans une paille, vider un récipient en utilisant le principe de siphonage.

Partie 2 : quelques notions théoriques sur la démarche scientifique et le travail en groupe.

Schéma didactique de Edith Saltiel (la Main à la Pâte)

Conseil N°1 : on commence par travailler en groupe sur des situations tranquilles (ne pas forcément commencer par les sciences)

Conseil N°2 : le travail en groupe commence toujours par une démarche individuelle

Conseil N°3 : regrouper ensemble les groupes ou élèves qui arrivent aux même conclusions. à argumenter sur le pourquoi a-t-on raison ?

Conseil N°4 : reformer de nouveaux groupes en mélangeant les représentants des différentes solutions à favoriser un échange contradictoire

Conseil N°5 : reformer le groupe de départ afin de formuler une solution et une seule

Le travail en groupe demande à ce que l’enseignant ait très soigneusement constitué ses groupes. Ne jamais faire un groupe avec un bon élève (qui aurait le rôle de tuteur)

Voir les systèmes de rotation des groupes proposés par Mérieux sur le site de la main à la pâte.
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