BILAN DE L’ATELIER SCIENTIFIQUE 2013- 2014 Collège Gaston Bonheur

11800 TREBES

Titre : «Climat et réchauffement planétaire »

Lors de l’année 2013-2014, l’atelier scientifique a étudié le réchauffement climatique. Au cours de séances hebdomadaires, animée par Mme Truillet, professeur de SVT ou de M. Guilloteau, professeur de Physique chimie, les élèves ont fait le constat du réchauffement climatique à partir de données météorologiques, étudié l’origine de cette accélération du réchauffement planétaire avec l’effet de serre et de son lien avec l’activité humaine, les conséquences prévisibles sur notre région pour les activités humaines (l’agriculture, le tourisme, les bâtiments, la santé,…). Comme il faut réduire notre consommation d’énergie fossile pour réduire notre impact sur le réchauffement climatique, les élèves ont construit des voitures électriques motorisées par le soleil…ceci pour les inspirer pour l‘avenir. Les élèves ont avec l’intervention de l’association Éco-citoyenneté cherché à voir quel geste de la vie de tous les jours, ils pourraient faire pour éviter d’accroître le réchauffement planétaire. Pour cela, ils ont eu 3 animations d’une demi-journée portant sur 3 thèmes : le jean, les téléphones portables et comment faire ses achats. Avec l’association CRISTALS, les petits Débrouillards, les élèves ont construit une chaise en carton. Le but étant de réduire ses déchets en les réutilisant, ce qui évite de produire du CO2 pour la production d’un nouveau meuble, ou pour le recyclage du carton en fibres cellulosiques de recyclage. Le jeu Climcity a permis aux élèves de voir comment, au sein d’une ville, de l’industrie, de l’agriculture, des transports, on peut réduire les émissions de gaz à effets de serre en changeant certains comportements. Nous avons aussi étudié le climat du Crétacé supérieur, avec sa faune et sa flore en allant au musée des dinosaures à Espéraza. Pour développer la capacité d’argumentation des élèves à l’oral, nous avons exposé à Exposciences Carcassonne, ainsi qu’à la journée départementale de l’éducation à l’environnement de l’Aude à Narbonne.

L’ATELIER SCIENTIFIQUE EN PHOTOS :

JOURNÉE AU MUSÉE DES DINOSAURES D’ESPÉRAZA - Lors d’une journée au musée des dinosaures d’Espéraza, nous avons étudié le climat du Crétacé

supérieur avec la faune et la flore de l’époque en faisant une visite guidée adaptée du musée et du chantier de fouilles. Une lecture du paysage, à côté du chantier de fouilles, a été faite pour apporter des arguments scientifiques, lorsqu’on affirme que le climat à Espéraza était tropical au Crétacé supérieur. Le principe d’actualisme a été expliqué aux élèves, pour qu’ils puissent comprendre quel type de paysage était présent au Crétacé supérieur. Ici, des grains de sable non anguleux avec des fossiles d’œuf et d’os de dinosaures, de crocodiles, de tortue, de ptérosaure, d’oiseau et d’un poisson particulier aux rivières, le lépisostée, présent actuellement dans les rivières des Etats-Unis, indique la présence d’une rivière autrefois.

Alternance de sable et de gravier coquille d’œuf de dinosaure dans la roche L’alternance répétée dans les roches sédimentaires de cette vallée de gravier puis de sable montre qu’autrefois, il y avait une alternance de crue de la rivière avec beaucoup de pluie (présence du gravier, saison des pluies) et de peu d’eau dans cette rivière avec les dépôts de sable (saison sèche). L’hypothèse d’un climat tropical est donc émise (alternance saison des pluies avec une saison sèche). Pour confirmer ce climat tropical, les élèves ont alors observé les espèces végétales et animales présentes au Crétacé supérieur.

Les végétaux étaient les prêles, l’araucaria, les fougères arborescentes, le ginkgo, les palmiers, les cycas, les magnolias, le sapin. Les animaux étaient les tarascosaures (carnivore bipède), les empélosaures (sauropode au long cou), les variraptors (animal avec des plumes, la plume empêche de se réchauffer au soleil), les crocodiles… Magnolia Fougère arborescente Prêle Serre du musée d’Espéraza avec la flore du Crétacé supérieur Les méthodes de fouille du chantier ont été montrées aux élèves en expliquant que les campagnes de recherche se font en été. Les blocs de roche intéressants sont retirés à la main avec une massette et un burin pour être dégagés avec des outils de dentiste, puis étudiés en hiver. Les blocs intéressants qui ne peuvent être retirés à temps et donc qui restent sur place sont protégés avec une coque de plâtre, une bâche et de la terre. Une discussion avec un paléontologue a eu lieu pour comprendre son métier et les études qu’il a faites. L’accent sur l’importance d’être le meilleur dans toutes les disciplines a été souligné, afin que les élèves comprennent que la sélection est importante pour avoir un poste de chercheur, ainsi que le nombre d’articles scientifiques publié. Les métiers de l’animation culturelle en lien avec la géologie ont aussi été abordés.

- Création de voitures électriques motorisés par le soleil en modèle réduit

par les élèves sous la direction du professeur de physique M. Guilloteau (voir le cahier d’expériences)

CAHIER D’EXPERIENCES

RÉALISATION DE VOITURES MOTORISÉES GRACE AU SOLEIL

DEFIS SOLAIRES

Etape 1

Objectif : Réaliser un engin qui roule : châssis + roues

Réflexion : - sur le nombre de roues

- sur le choix du matériau pour le châssis

- sur la réalisation des supports d’axe de roue

Réalisation : d’un modèle réduit pour tester les solutions choisies

Choix de l’équipe 1 : plaques à base de mousse expansée et 4 roues

Choix de l’équipe 2 : plaques à base de mousse expansée et 3 roues dont une directrice

Etape 2

Objectif : Motoriser le véhicule

Réflexion : sur la nécessité de réduire la vitesse de rotation du moteur pour entraîner les roues

Réalisation :

- de la boite de vitesse avec test de différentes démultiplications

Choix des équipes 1 et 2 : démultiplication 1 : 25

- adaptation sur le châssis de la « boite de vitesse »

Remarque : La source d’énergie est pour l’instant une pile.

Problème rencontré :

- difficulté à faire avancer la voiture « droit »

- difficulté à juger du bon rapport de démultiplication étant donné l’utilisation d’une pile comme source d’énergie !

Etape 3

Objectif : Equiper le véhicule de panneaux solaires et faire des tests en réel

Réflexion :

- sur le nombre de module à utiliser

- sur le branchement des modules entre eux (série et dérivation)

Choix des équipes 1 et 2 : 2 * (7 modules en série)

Réalisation :

- du branchement des modules entre eux

- de mesures de tensions et d’intensités du panneau global

- de test d’alimentation du châssis + moteur

Problèmes rencontrés :

1 - Le véhicule se déplace rapidement mais est incapable de franchir la rampe. Il manque de couple !!!

2 - La perte de puissance du à l’inclinaison des rayons du soleil sur le panneau est importante !!!

Solutions :

1 - Modifier le branchement des modules entre eux

Choix de l’équipe 1 : 3 * (4 modules en série)

Choix de l’équipe 2 : 4 * (3 modules en dérivation)

Conclusion après expérimentation :

- Le branchement en série des modules privilégie la tension et donc la vitesse de rotation du moteur au détriment de l’intensité et donc du couple.

- Le branchement en dérivation des modules privilégie l’intensité et donc le couple au détriment de la tension et donc de la vitesse.

2 - Rendre le panneau solaire global orientable

Etape 4

Objectif : Réaliser le modèle définitif

Réflexion :

- sur le moyen de perdre du poids sur le châssis

- sur le moyen d’orienter le panneau solaire

Réalisation :

- de trou directement dans le châssis - d’un support de panneau orientable

Etape 5

Objectif : Décorer le véhicule

Participation au défi solaire de Montpellier avec les voitures motorisées

grâce au soleil

Réalisation de la chaise en carton avec la collaboration de l’association des « Petits débrouillards- Planète sciences »

Pour réduire nos émissions de gaz à effets de serre : réduisons nos déchets en les recyclant nous-mêmes. Le carton servant à produire un meuble, il n’y a pas de consommation de matières premières pour construire ce meuble, ni d’énergie dépensée pour détruire le déchet. Au cours de la séance, les élèves ont du relever un premier défi : faire tenir une feuille debout avec un morceau de carton dessus sans déchirer ou découper la feuille. Les élèves ont compris qu’il fallait plier ou mettre en cercle le papier. D’où la conclusion que le carton doit être ondulé, pour supporter du poids. Les formes des ondulations des cartons entre deux feuilles de papier du carton peuvent être ronde ou en triangle. Les forces sont ainsi réparties. Le deuxième défi était de casser la feuille en deux sans la couper. Pour cela, il faut exercer le maximum de pression en un point. Sur une feuille tendue à 2 mains, seul un poing cassera la feuille et pas la main car avec la main la pression est répartie en plusieurs endroits, avec le poing la pression est beaucoup plus localisée. Pour s’asseoir sur une chaise, il faut répartir le poids sur les 4 pieds de la chaise. De plus, lorsqu’on va utiliser du carton pour faire une chaise le sens des rainures ou cannelures du carton doit être dirigé du sol vers le haut pour supporter la pression exercée par le poids. Sol Des encoches sont faites entre les cartons pour les faire tenir entre eux.

Des mesures ont été rapportées sur les cartons qui ensuite ont été découpés. Les morceaux de carton ont été assemblés puis collés entre eux avec des pistolets à colle.

Le dossier et les côtés ont été ajustés et collés. Du papier kraft est ensuite collé sur les jointures des cartons

carton dont les cannelures sont dirigées horizontalement : le carton ne supporte pas la pression

carton dont les cannelures sont dirigées verticalement : le carton supporte la pression

Le fauteuil supporte sans

problème le poids d’une personne.

Une nappe en papier déchirée a été collée avec de la colle à papier peint sur le fauteuil pour le consolider puis pour faire la décoration. Ensuite du vernis acrylique a été mis pour le protéger de l’eau et le faire durer.

- Intervention d’une demi-journée de l’association Éco-citoyenneté sur le thème : le jean comment le rendre plus durable ? Et donc ainsi réduire la production de gaz à effet de serre. Dans un premier temps, les élèves ont recherché les lieux de fabrication du jean à partir de leurs vêtements, essentiellement l’Asie et l’Afrique. Ils ont ensuite étudié les différentes étapes de la production d’un jean puis nous avons réfléchi à l’utilisation de l’énergie aux différents stades de la production (production de la matière première et la conception du jean, transformation et confection des jeans, transport, publicité et vente du jean, utilisation du jean et fin de vie du jean. A partir du site Internet de l’Ademe nous avons pu faire le bilan carbone et faire varier ce bilan carbone en agissant sur le type d’agriculture, le nombre de jours d’utilisation du jean avant d’être lavé, la température de lavage avec le type de machine à laver, le séchage à l’air ou en machine, le repassage ou non, le réemploi ou non du jean en fin de vie. A partir d’un film, « China Blue », l’impact social et les conséquences sur la santé des ouvriers ont été abordés.

- Intervention d’une demi-journée de l’association Éco-citoyenneté sur le thème : « mon téléphone portable, la planète et moi ». Les objectifs étaient d’observer et d’identifier les différentes composantes de l’intérieur d'un portable, de prendre conscience de l’impact (sur l'humain et l'environnement) du portable, et plus généralement

de notre consommation, de comprendre comment limiter les conséquences, par l’exemple du portable et d’appréhender le lien santé – environnement. Les élèves ont démonté des portables pour identifier les différentes parties et les matières utilisées. Deux films des Amis de la Terre (série « Les dessous de la high tech ») nous ont permis de voir quelles sont les ressources nécessaires à la fabrication d’un portable et d’appréhender ses effets environnementaux et sociaux (surtout sur les pays du Sud) de l’extraction de la cinquantaine de métaux utilisés. Dans le débat qui a suivi, nous avons abordé la question du lien avec le climat, que nous avons développée avec l’exercice sur le cycle de vie du portable.

Nous sommes ensuite allés sur le site de l’ADEME http://www.ademe.fr/internet/telephone-portable/Site-web/ qui montre comment l’impact environnemental du portable varie selon les choix que font les consommateurs. Le changement fréquent d’appareil a été identifié comme le problème ayant le plus d’effets négatifs sur l’environnement. L’effet mode des portables, qui entraîne un changement fréquent des appareils a été abordé. Ensuite, les élèves ont été mis en groupe pour faire des jeux de rôle. Trois des quatre jeux de rôle portent sur comment limiter l’impact de nos portables, le quatrième sur la question « pourquoi agir ». - Intervention d’une demi-journée de l’association Éco-citoyenneté sur le thème : « Le cartable durable ». Les objectifs étaient : d’identifier différents critères de choix de consommation, de connaître l’impact de nos choix de consommation sur l’environnement, sur notre santé, d’acquérir des notions de consommation durable, de savoir expliquer ses choix selon différents critères, de savoir établir des priorités et agir selon nos valeurs et de mesurer nos responsabilités. Dans un premier temps, le papier est étudié en tant que tel avec son histoire, l’origine de la matière première, les forêts qui fournissent la cellulose, la fabrication du papier. Puis les élèves ont réfléchi sur un jeu pour faire des achats responsables. A partir d’une brochure de publicité Go Prix et d’un journal de consommateurs, ils ont réalisé la commande deux articles de matériel scolaire. Pour un produit acheté, plusieurs articles ont été proposés (articles économiques avec ou sans emballage, articles respectant l’environnement, articles qui « durent »). Nous avons analysé les différents critères utilisés, et noté les arguments les plus fréquemment utilisés. La conclusion a porté sur l’influence sur nos achats des critères de

choix, de l’information à notre disposition et de comment nos choix ont des implications économiques et environnementales. - Production de panneaux (constat, origine, conséquences, prévisions et comment peut-on réduire le réchauffement climatique) et d’une maquette sur l’effet de serre pour participer à Exposciences et à la Journée départementale de l’éducation à l’environnement.

Exposition de nos recherches de l’année à Exposciences Carcassonne

- Exposition de nos recherches de l’année à La Journée départementale de l’éducation à l’environnement

Nombres d’élèves ayant participé au moins une fois sur toute l’année : 43 élèves Calendrier de l’atelier scientifique : - D’octobre 2013 à janvier 2014 une séance hebdomadaire, de février 2014 à juin 2014 trois séances hebdomadaires sauf la semaine d’une sortie ou d’une animation. - Sorties ou animations réalisées : - vendredi 27 septembre 2013 : sortie au musée des dinosaures d’Espéraza toute la journée - vendredi 8 novembre 2013 : animation d’une demi-journée de l’association Éco-citoyenneté sur le thème : le jean comment le rendre plus durable ? - vendredi 17 janvier 2014 : intervention de l’association CRISTALS, les petits Débrouillards, Planète sciences sur un atelier de construction d’une chaise en carton recyclée - lundi 10 février 2014 : intervention de l’association CRISTALS, les petits Débrouillards, Planète sciences sur un atelier de construction d’une chaise en carton recyclée - vendredi 21 mars 2014 : animation d’une demi-journée de l’association Éco-citoyenneté sur le thème : le téléphone portable comment le rendre plus durable ? - lundi 14 avril 2014 : animation d’une demi-journée de l’association Éco-citoyenneté sur le thème : Sachons choisir nos achats ? - Jeudi 22 mai et vendredi 23 mai 2014 participation à Exposciences Carcassonne - Jeudi 5 juin participation au défi solaire à Montpellier avec les véhicules fabriqués

- Jeudi 12 juin 2014 participation à la journée départementale de l’éducation à l’environnement à Narbonne