SAÉ 8
Guide d’accompagnement pédagogique
Claudie Chartré
Isabelle Levert
Avoir du souffle
Sommaire
Vue d’ensemble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Planification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Réseau de concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1. Présentation de la SAÉ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2. Fluide ou pas fluide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3. La pression, la force appliquée et l’aire . . . . 12
4. La pression, une question de volume ? . . . . 15
5. Le système respiratoire . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
6. À bout de souffle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique2 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Vue d’ensembleDurée
600 minutes (8 cours de 75 minutes)
Intentions pédagogiques
Amener les élèves à :• distinguer les substances qui sont des fluides de
celles qui n’en sont pas ;
• faire la différence entre un fluide compressible et un fluide incompressible ;
• identifier les paramètres dont dépend la pression,soit la force appliquée et l’aire de la surface surlaquelle la force s’applique ;
• comprendre la relation entre la pression et le volume ;
• réinvestir leurs connaissances sur le modèleparticulaire pour comprendre le principe de diffusion ;
• comprendre le rôle des structures du systèmerespiratoire ;
• prendre conscience des facteurs qui influencent la capacité pulmonaire ;
• élaborer et mettre en œuvre un plan d’action afin de réaliser un spiromètre.
Concepts ciblés
Univers vivant• Système respiratoire (fosses nasales, pharynx,
trachée, bronches, poumons)
Univers matériel • Pression
• Relation entre pression et volume
• Fluides compressibles et incompressibles
• Modèle particulaire
Univers technologique• Tracés géométriques
• Formes de représentation (croquis)
• Standards et représentations (schémas, symboles)
• Liaisons types des pièces mécaniques
Préparation
1. Présentation de la SAÉAmener les élèves à prendre conscience des prin-cipes qui régissent les mécanismes respiratoires.Présenter la tâche finale de la SAÉ : la réalisationd’un appareil permettant de mesurer la capacitérespiratoire, le spiromètre.
Réalisation
2. Fluide ou pas fluideAmener les élèves à distinguer les substances quisont des fluides de celles qui n’en sont pas à partirde leurs caractéristiques observables, puis à déter-miner si les fluides identifiés sont compressiblesou incompressibles.
3. La pression, la force appliquée et l’aire Faire découvrir aux élèves, lors d’un laboratoire,la relation qui existe entre la pression, la force etl’aire de la surface sur laquelle la force s’exerce.
4. La pression, une question de volume ? Faire découvrir aux élèves, lors d’un laboratoire,la relation qui existe entre la pression et levolume des fluides compressibles, et comment se comporte un gaz dans un système ouvert.
5. Le système respiratoireAmener les élèves à comprendre le rôle des struc-tures du système respiratoire en réinvestissantleurs connaissances sur la pression, le volume etle modèle particulaire.
Intégration et réinvestissement
6. À bout de souffleAmener les élèves à intégrer le concept de capa-cité respiratoire pour ensuite concevoir et réaliserun spiromètre.
Survol des activités
SAÉ 8 • Avoir du souffle 3Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Documents reproductibles liés à la SAÉ
Fiches
8.1 Présentationt de la SAÉ
8.2 Les fluides�
8.3 La pression, la force appliquée et l’aire�
8.4 La pression et le volume d’un gaz�
8.5 La pression et le volume en système ouvert�
8.6 La capacité pulmonaire�
8.7 Le spiromètre
8.8 Le modèle d’un spiromètre
8.9 Grille d’évaluation
8.10 Réseau de concepts
8.11 Retour sur les savoirs�
Les fiches dont le titre est suivi du symbole� peuvent être utilisées dans un contexte différent de celui de la SAÉ, augré de l’enseignante ou de l’enseignant.
=Documents reproductibles à utiliser au besoin
Fiches SAVOIRS
S 15 Le système respiratoire
S 52 La pression
S 53 Les fluides compressibles et incompressibles
S 54 La relation entre pression et volume
S 60 Le tracé géométrique
S 61 Les formes de représentation : le croquis et le dessin technique
S 73 Les standards et représentations : les schémaset les symboles
Fiches BOÎTE À OUTILS
BO 1 Comment travailler en toute sécurité
BO 2 Comment résoudre des problèmes
BO 5 Comment présenter un rapport de laboratoire
BO 6 Comment présenter des résultatsscientifiques
Matériel
Pour le groupe classe • Trois fois 12 éprouvettes remplies des substances
suivantes : sable, eau, air, pâte à modeler, huile,farine, miel, riz, sucre (ou sel), savon à vaisselle,ketchup, pois (ou lentilles)
• Une grosse seringue remplie d’eau colorée avec sonbouchon
• Une grosse seringue remplie d’air avec son bouchon• Deux supports universels• Le transparent 9• Un système respiratoire (trachée, bronches et poumons)• Un tube dont le diamètre est semblable au diamètre
de la trachée• Un scalpel• Un squelette• Un contenant de plastique de 4 L vide avec son
bouchon (contenant d’eau ou de lave-glace)• Un marqueur permanent• Un bécher de 500 mL• Un plat à vaisselle d’au moins 5 L de capacité• De l’eau
Par dyade (équipe de deux élèves)• Un verre de styromousse• Une punaise• Un stylo à bille• Une éprouvette• Une tige agitatrice• Une masse de 100 g• Un carton de lait vide (2 L)• Un objet pointu de type crayon à mine• Du ruban adhésif large• Un évier ou un grand contenant• Une seringue de 35 mL remplie d’air avec son
bouchon• Un tube flexible • Un manomètre à cadran• Un entonnoir avec ourlet (diamètre de 90 mm)• Trois pièces de bois • Un fil de fer (cintre) • Cinq vis n° 8 d’une longueur de 35 mm• Quatre membranes élastiques (ballons
de caoutchouc)• Du papier cartonné• Du ruban adhésif• Un collet de métal de 46,04 mm à 69,85 mm
(1 13/16 po à 2 3/4 po)• Un collet de métal de 7,94 mm à 12,7 mm
(5/16 po à 1/2 po)• Des élastiques• Un tuyau de caoutchouc
On peut se procurer un système respiratoire dans un abattoir
ou chez un fournisseur de matériel scientifique.
Note
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique4 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
3. La pression, la force
appliquée et l’aire
75 minutes
• La pression, p. 280 à 284 Fiche liée à la SAÉ8.3 La pression, la force
appliquée et l’aire
Fiche SAVOIRSS 52 La pression
Par dyade
• Un verre de styromousse
• Une punaise
• Un stylo à bille
• Une éprouvette
• Une tige agitatrice
• Une masse de 100 g
• Un carton de lait vide (2 L)
• Un objet pointu de type crayon
à mine
• Du ruban adhésif large
• Un évier ou un grand contenant
4. La pression, une question
de volume ?
75 minutes
• La pression et la théorie parti-
culaire, p. 284 à 286
• La relation entre la pression
et le volume des fluides
compressibles, p. 287 à 289
Fiches liées à la SAÉ8.4 La pression et
le volume d’un gaz
8.5 La pression et le
volume en système
ouvert
8.9 Grille d’évaluation
Fiches SAVOIRSS 52 La pression
S 54 La relation entre pression
et volume
Fiches BOÎTE À OUTILS*
BO 1 Comment travailler
en toute sécurité
BO 5 Comment présenter un
rapport de laboratoire
BO 6 Comment présenter des
résultats scientifiques
Par dyade
• Une seringue de 35 mL remplie
d’air avec son bouchon
• Un tube flexible
• Un manomètre à cadran
Planification
Activités et durée Pages du manuel Documents reproductibles Matériel
1. Présentation de la SAÉ :
Avoir du souffle
20 minutes
Fiches liées à la SAÉ8.1 Présentation
de la SAÉ
8.9 Grille d’évaluation
2. Fluide ou pas fluide
55 minutes
• Les fluides, p. 279 et 280, 286
et 287
Fiche lié à la SAÉ8.2 Les fluides
Fiche SAVOIRS*
S 53 Les fluides compressibles
et incompressibles
Pour le groupe classe
• Trois fois 12 éprouvettes rem-
plies des substances
suivantes : sable, eau, air, pâte
à modeler, huile, farine, miel,
riz, sucre (ou sel), savon à
vaisselle, ketchup, pois
(ou lentilles)
• Une grosse seringue remplie
d’eau colorée avec son
bouchon
• Une grosse seringue remplie
d’air avec son bouchon
• Deux supports universels
Réalisation
* Les fiches SAVOIRS et BOÎTE À OUTILS peuvent être utilisées au besoin.
Préparation
SAÉ 8 • Avoir du souffle 5Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Évaluation Liens avec le Programme de formation
Domaine général de formation
Santé et bien-être
Axes de développement
• Connaissance des conséquences de ses choix personnels sur sa santé et
son bien-être
• Mode de vie actif et comportement sécuritaire
En faisant découvrir le système respiratoire et les principes physiques qui
régissent la respiration (pression, volume), on amène les élèves à se
conscientiser sur leur santé. En effet, en faisant mesurer aux élèves leur
propre capacité pulmonaire et leur rythme respiratoire, on peut mettre
l’accent sur l’importance de l’exercice physique et la réduction du tabagisme
pour améliorer sa santé pulmonaire.
Compétence transversale ciblée
CT 2 Résoudre des problèmes
Composante 1 Analyser les éléments d’une situation
Composante 3 Adopter un fonctionnement souple
Lors de la tâche finale, les élèves mobiliseront leurs savoirs afin de résoudre
le problème qui leur est proposé. Ils devront concevoir et réaliser un objet
technique en respectant un cahier des charges ; puis analyser le résultat en
posant un regard critique sur leur réalisation.
CT 8 Coopérer
Composante 1 Reconnaître ses caractéristiques personnelles
La réalisation de l’activité finale permet aux élèves de faire appel à leur
créativité personnelle et ainsi d’en découvrir la force et les limites. Ils
peuvent de la sorte prendre conscience de leur potentiel et être à même
de mieux l’apprécier.
Compétences disciplinaires ciblées
CD 1 Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre
scientifique ou technologique
Composante 1 Cerner un problème
Composante 2 Élaborer le plan d’action
Composante 3 Concrétiser le plan d'action
Composante 4 Analyser les résultats
Dans l’activité 4, on invite les élèves à déterminer la relation qui existe entre
la pression et le volume d’un gaz à température constante. Pour ce faire, ils
devront suivre un protocole précis et recueillir des données qui, une fois
analysées, leur permettront de répondre à la question de départ.
Lors de la tâche finale, les élèves appliqueront la démarche technologique
de conception pour concevoir et fabriquer un spiromètre. Ils devront
prendre connaissance des exigences du cahier des charges afin de construire
un prototype conforme. Ensuite, ils devront évaluer le résultat et proposer
des améliorations à l’objet réalisé.
CD 1 Chercher des réponses ou des solutions
à des problèmes d’ordre scientifique
ou technologique
Critère 3 Mise en œuvre adéquate du plan d’action
Critère 4 Élaboration de conclusions, d’explications
ou de solutions pertinentes
Présentation de la fiche 8.9 aux élèves et explication
des critères utilisés pour évaluer leurs apprentissages.
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique6 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Planification (suite)
Activités et durée Pages du manuel Documents reproductibles Matériel
Réalisation (suite)
Intégration et réinvestissement
6. À bout de souffle
300 minutes
Fiches liées à la SAÉ8.1 Présentation de la SAÉ
8.6 La capacité pulmonaire
8.7 Le spiromètre
8.8 Le modèle d’un
spiromètre
8.9 Grille d’évaluation
8.10 Réseau de concepts
8.11 Retour sur les savoirs
Fiches SAVOIRSS 60 Le tracé géométrique
S 61 Les formes de représen-
tation : le croquis et le
dessin technique
S 73 Les standards et repré-
sentations : les schémas
et les symboles
Fiches BOÎTE À OUTILS*
BO 2 Comment résoudre des
problèmes
Pour le groupe classe
• Un contenant de plastique
de 4 L vide avec son bouchon
(contenant d’eau ou de liquide
lave-glace)
• Un tube flexible
• Un marqueur permanent
• Un bécher de 500 mL
• Un plat à vaisselle d’au moins
5 L de capacité
• De l’eau
Par dyade
• Un entonnoir avec ourlet
(diamètre de 90 mm)
• Trois pièces de bois
• Un fil de fer (cintre)
• Cinq vis n° 8 d’une longueur
de 35 mm
• Quatre membranes élastiques
(ballons de caoutchouc)
• Du papier cartonné
• Du ruban adhésif
• Un collet de métal
de 46,04 mm à 69,85 mm
(1 13/16 po à 2 3/4 po)
• Un collet de métal de 7,94 mm
à 12,7 mm (5/16 po à 1/2 po)
• Des élastiques
• Un tuyau de caoutchouc
5. Le système respiratoire
75 minutes
• Le système respiratoire,
p. 89 à 96
Fiche liée à la SAÉ
Fiche SAVOIRS*
S 15 Le système respiratoire
Pour le groupe classe
• Le transparent 9
• Un système respiratoire
(trachée, bronches
et poumons)
• Un tube dont le diamètre
est semblable au diamètre
de la trachée
• Un scalpel
• Un squelette
* Les fiches SAVOIRS et BOÎTE À OUTILS peuvent être utilisées au besoin.
SAÉ 8 • Avoir du souffle 7Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
CD 1 Chercher des réponses ou des solutions
à des problèmes d’ordre scientifique ou
technologique
Critère 2 Élaboration d’un plan d’action pertinent,
adapté à la situation
Critère 4 Élaboration de conclusions, d’explications
ou de solutions pertinentes
CT 2 Résoudre des problèmes
Critère 6 Qualité du retour sur la démarche
Liens avec le Programme de formation
Autres contenus de formation en Applications technologiqueset scientifiques
Démarches
• Démarche d’observation
• Démarche expérimentale
• Démarche industrielle
Stratégies d’exploration
• Inventorier le plus grand nombre possible d’informations scientifiques,
technologiques et contextuelles pouvant être utiles pour cerner un
problème ou prévoir des tendances
• Anticiper les résultats d’une démarche
• Élaborer divers scénarios possibles
• Explorer diverses pistes de solutions
Stratégies d’analyse
• Déterminer les contraintes et les éléments importants pour la résolution
d’un problème
• Diviser un problème complexe en sous-problèmes plus simples
• Faire appel à divers modes de raisonnement (ex. : inférer, induire, déduire,
comparer, classifier, sérier) pour traiter les informations
Attitudes intellectuelles
• Considération de solutions originales
• Rigueur intellectuelle
• Sens du travail méthodique
• Curiosité
Attitudes comportementales
• Sens du travail soigné
• Coopération efficace
• Souci de la santé et de la sécurité
• Sens des responsabilités
Techniques
• Utilisation sécuritaire de matériel de laboratoire
• Utilisation d’instruments de mesure
• Utilisation sécuritaire des machines et des outils (scie à ruban, perceuse,
ponceuse, marteau, tournevis, pinces, etc.)
• Mesurage et traçage
• Montage et démontage
Évaluation
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique8 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Réseau de concepts Ce réseau présente les liens établis entre les concepts ciblés par la SAÉ.
peuvent être dépend de
comme les
Dans un sytème fermé, la pression
est
au volume : lorsque le volume
, la pression .
Dans un sytème ouvert, les gaz se
déplacent d’un milieu de
pression vers un milieu de
pression.
et se déroule dans le système
Ce phénomène se nomme
qui est composé de
selon l’équation
comme les
Les fluides La pression
•
•
•
•
•
•
•
•
incompressibles
diffusion
respiratoire
inversement proportionnelle
diminue
haute
basseaugmente
fosses nasales
pharynx
larynx
trachée
bronches
poumons
bronchioles
alvéoles
dont la
est mesurée avec
capacité pulmonaire
un spiromètre
compressibles
liquides gaz
force appliquée aire de la surface
=PF
A
SAÉ 8 • Avoir du souffle 9Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Préparation
1. Présentation de la SAÉAvoir du souffle
But
Vérifier les connaissances actuelles des
élèves sur le système respiratoire et les
principes qui le régissent, et leur présenter
la tâche finale.
En groupe classe
20 minutes
Fiches liées à la SAÉ
8.1 Présentation de la SAÉ
8.9 Grille d’évaluation
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 2
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Présentation de la
Avoir du souffle
SAÉ 8
Concepts en lien avec cette SAÉ
Univers vivant• Système respiratoire (fosses
nasales, pharynx, trachée,bronches, poumons)
Univers matériel• Pression• Relation entre pression
et volume• Fluides compressibles
et incompressibles• Modèle particulaire
Univers technologique• Tracés géométriques• Formes de représentation
(croquis)• Standards et représentations
(schémas, symboles)• Liaisons types des pièces
mécaniques
1. Comment expliquer la différence de compressibilité entrel’air et l’eau contenus dans les bouteilles de la photo 1?
2. Au cours de la respiration artificielle (photo 2), l’air est poussé dans les poumons. Selon vous, par quelmécanisme l’air entre-t-il dans les poumons lorsque nous respirons normalement?
3. Pourquoi est-on essoufflé après une activité physiqueintense (photo 3) ?
4. Comment appelle-t-on l’appareil qui sert à mesurer lacapacité respiratoire ?
Matièreà d iscuss ion
Concevoir un appareil qui permet de mesurer la capacité respiratoire.
Réalisation proposée
Fiche 8.11/2
L’air et l’eau contenus dans ces bouteilles se comportent
différemment lorsqu’on les comprime.
La respiration
artificielle.
Après une course intense, il est normal
d’être essoufflé.
2
1
3
Déroulement
• Inviter les élèves à lire la page 1 de la fiche 8.1. Présentation de la SAÉ.
• Afin de vérifier les connaissancesdes élèves, leur demander derépondre aux questions de larubrique « Matière à discussion ».Leur préciser qu’il est normal, àcette étape, de ne pas avoir toutesles réponses à ces questions et queles activités de la SAÉ leur permet-tront de répondre à plusieursd’entre elles. (Voir le corrigé decette rubrique à la page 23 duprésent guide.)
• À l’aide de la page 2 de la fiche 8.1,exposer le déroulement de la SAÉaux élèves en décrivant brièvementles activités qui seront réalisées etla tâche finale.
• Distribuer la fiche 8.9 aux élèveset leur expliquer les critères quiseront utilisés pour évaluer leursapprentissages. Leur préciser quecette fiche pourra leur servir defiche d’autoévaluation.
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique 10 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Réalisation
2. Fluide ou pas fluide
But
Amener les élèves à distinguer les sub-
stances qui sont des fluides de celles
qui n’en sont pas, et à faire la différence
entre un fluide compressible et un fluide
incompressible.
En dyade et en groupe classe
55 minutes
Pages du manuel
• Les fluides, p. 279 et 280, 286 et 287
Fiche liée à la SAÉ
8.2 Les fluides
Fiche SAVOIRS
S 53 Les fluides compressibles et
incompressibles
Matériel
Pour le groupe classe
• Trois fois 12 éprouvettes (pour une classe
de 36 élèves maximum) remplies des
substances suivantes : sable, eau, air,
pâte à modeler, huile, farine, miel, riz,
sucre (ou sel), savon à vaisselle, ketchup,
pois (ou lentilles)
• Une grosse seringue remplie d’eau colo-
rée avec son bouchon
• Une grosse seringue remplie d’air avec
son bouchon
• Deux supports universels
Déroulement Démarche d’observation
Stratégie d’exploration Anticiperles résultats d’une démarche
Stratégie d’analyse Faire appel àdivers modes de raisonnement (parexemple, inférer, induire, déduire,comparer, classifier, sérier) pourtraiter les informations
• Inviter les élèves à former desdyades, puis distribuer la fiche 8.2. Définir ce qu’est unfluide sans donner d’exemple nispécifier que les liquides et les gazsont des fluides. Un fluide est unesubstance qui n’a pas de formedéfinie, qui peut s’écouler danstoutes les directions et qui adoptela forme de son contenant.
• Diviser préférablement la classeen trois groupes et distribuer à
chaque groupe chacun des 12 échantillons en les répartissant entre lesdyades (il y aura 4 échantillons par groupe).
• Laisser ensuite les dyades remplir le tableau de la fiche 8.2. Une fois queles élèves auront inscrit leurs réponses dans les cases correspondant auxéchantillons reçus, faire une rotation des produits avec les autres dyadesdu même groupe afin que toutes aient la chance d’observer une foischacune des substances pour remplir le tableau.
• Demander aux élèves de répondre aux autres questions de la fiche 8.2.Vérifier les résultats en groupe classe.
• À l’aide des réponses fournies par les élèves, conclure cette partie d’activitéen expliquant que tous les liquides et tous les gaz sont des fluides, alorsque les solides ne sont pas des fluides. Préciser que même si les liquides etles gaz sont des fluides, ils se comportent différemment.
• Pour démontrer le concept de compressibilité des fluides, faire la démons-tration suivante :– Prendre deux grosses seringues (avec leur bouchon) montées chacune
sur un support universel (l’une remplie d’eau colorée et l’autre d’air).– Demander à une ou à un élève d’appuyer sur le piston des seringues pour
y comprimer les fluides. L’élève réussira à comprimer le gaz (air) mais neréussira pas à comprimer le liquide (eau).
– Conclure avec les élèves que les liquides sont incompressibles tandis queles gaz sont compressibles.
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 4
Fiche8.2
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Les fluides
1. Donnez trois caractéristiques que doit posséder une substance pour être considéréecomme un fluide.
2. Donnez quelques exemples de substances qui, selon vous, sont des fluides.
3. Observez les substances suivantes et remplissez le tableau en cochant la ou les case(s)appropriée(s).
4. Sous quel(s) état(s) sont les fluides?
5. Sous quel(s) état(s) sont les substances non fluides?
6. Pourquoi le sucre (ou le sel) n’est-il pas un fluide?
7. Quelle caractéristique partage-t-il avec les fluides?
Sable
Eau
Air
Pâte à modeler
Huile
Farine
Miel
Riz
Sucre (ou sel)
Savon à vaisselle
Ketchup
Pois (ou lentilles)
Substances
Caractéristiques de la substance La substance est :
S’écoule dans toutes
les directions
N’a pas deforme définie
Adopte la forme de
son contenantUn fluide Pas un fluide
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
C O R R I G É
Liquide et gazeux.
Solide.
Il a une forme définie.
Il peut être versé : il s’écoule.
Elle s’écoule dans toutes les directions.
Elle n’a pas de forme définie.
Elle adopte la forme de son contenant.
Réponses variables. Exemples : Eau, huile, vinaigre, air, miel, etc.
SAÉ 8 • Avoir du souffle 11Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
• En groupe classe, tenter d’expli-quer ce phénomène. En se basantsur la notion de modèle particu-laire, les élèves devraient être enmesure de dire que l’air est com-pressible parce que les particulesdu gaz sont éloignées les unes desautres, alors que l’eau est incom-pressible parce que les particulesdes liquides sont très rapprochées.Si les élèves n’arrivent pas à cetteconclusion, expliquer le concept decompressibilité à l’aide du modèleparticulaire (manuel, p. 226,illustration 23).
• Concept (manuel, p. 279 et 280,286 et 287) Résumer aux élèvesles caractéristiques propres à unesubstance fluide compressible ouincompressible (fiche S 53).
Variante
Demander aux élèves de répondre à
la question 1 et aux questions 10 à 13 de
la rubrique « Pour faire le point », aux
pages 289 et 290 du manuel.
• Pour les groupes d’élèves qui auraient
de la difficulté à faire en équipe le
classement des différentes substances,
l’enseignante ou l’enseignant pourra faire
l’activité en démonstration avec eux.
Différenciation
Pour gagner du temps• Au lieu de faire la démonstration de
la compressibilité des fluides avec
les seringues, utiliser deux bouteilles
d’eau avec leur bouchon : l’une vide
et l’autre remplie d’eau. Il est possible
de compresser celle qui est vide en la
serrant dans la main, mais pas celle
qui est pleine d’eau.
• De façon théorique et à l’aide du
manuel, présenter aux élèves les
concepts de fluides compressibles
et de fluides incompressibles, et leur
demander d’en faire un résumé en
utilisant la fiche S 53.
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique 12 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 5 ATS
La pression, la force appliquée et l’aire
Partie 1 : Relation pression-aire de contact
But de l’expérimentationDéterminer la relation entre la pression et l’aire de la surface de contact.
Soit les objets suivants : éprouvette, punaise, stylo à bille et tige agitatrice.Pour une même force appliquée, lequel transperce le plus facilement unverre de styromousse? Classez ces objets par ordre croissant (du plusdifficile au plus facile) selon la facilité avec laquelle ils transpercent le verre.
Hypothèse
Protocole expérimental
Matériel• Un verre de styromousse • Un stylo à bille• Une éprouvette• Une punaise• Une tige agitatrice• Une masse de 100 g
Manipulations
1. Placer le verre de styromousse à l’envers sur une surface telle qu’un bureau.
2. À tour de rôle, placer chacun des objets sur le fond du verre et déposer la masse de 100 g sur l’objet (dans le but d’exercer une force constante pour chacun des objets) en prenant soin de n'exercer aucune force additionnelle.
3. Vérifier si l’objet exerce suffisamment de pression pour transpercer le verre ou non. Si oui, déterminer la facilité avec laquelle l’objet le fait, afin de pouvoir comparer lesobjets entre eux.
4. Noter les observations.
Fiche 8.31/4
NOM : GROUPE : DATE :
Question
C O R R I G É
Réponses variables. Exemple : Je suppose que ce sera l’éprouvette, la tige agitatrice, le
stylo à bille et la punaise, car plus l’objet est pointu, plus il devrait transpercer le verre
facilement.
3. La pression, la forceappliquée et l’aire
But
Faire découvrir aux élèves la relation qui
existe entre la pression, la force appliquée
et l’aire de la surface sur laquelle la force
s’exerce.
En groupe classe et en dyade
75 minutes
Pages du manuel
• La pression, p. 280 à 284
Fiche liée à la SAÉ
8.3 La pression, la force
appliquée et l’aire
Fiche SAVOIRS
S 52 La pression
Matériel
Par dyade
• Un verre de styromousse
• Une punaise
• Un stylo à bille
• Une éprouvette
• Une tige agitatrice
• Une masse de 100 g
• Un carton de lait vide (2 L)
• Un objet pointu de type crayon à mine
• Du ruban adhésif large
• Un évier ou un grand contenant
Déroulement Démarche expérimentale
Technique Utilisation sécuritairedu matériel de laboratoire
Attitudes comportementalesSouci de la santé et de la sécurité,coopération efficace
Attitudes intellectuelles Sens dutravail méthodique, curiosité
Remarques
• Avant d’amorcer cette activité de laboratoire, s’assurer de donner préalablement un coursmagistral aux élèves sur ce qu’estla pression et sur la façon dont onpeut la calculer.
• Présenter au groupe classe chaqueobjet mentionné dans la fiche 8.3et demander aux élèves ce que cesobjets ont de différent. Les réponsespeuvent varier grandement. Faireressortir la surface de contactcomme élément de différence : ellesera au centre de l’activité à venir.
• Questionner les élèves : En sachantqu’il vous faut transpercer le verrede styromousse, avec quel objet
serait-il le plus facile de le faire ? le plus difficile de le faire ? Les réponsesvarieront selon les connaissances des élèves.
• Distribuer la fiche 8.3. Inviter les élèves à former des dyades et à réaliserla partie 1 de cette activité de laboratoire. En groupe classe, vérifier lesréponses de cette partie.
• À l’aide du manuel, conclure cette partie d’expérimentation en expliquantaux élèves que, pour une force constante, plus la surface de contact estgrande, plus la pression est petite, car la force est distribuée sur toute lasurface. On dit que la pression est inversement proportionnelle à l’aire dela surface sur laquelle elle s’applique.
• Préciser aux élèves que, dans la partie 1, la force appliquée était constanteet qu’on a fait varier l’aire de la surface de contact pour déterminer l’in-fluence de ce paramètre sur la pression. Annoncer que, dans la partie 2, ilsferont varier la force en gardant l’aire de la surface de contact identique.
• Inviter les élèves à réaliser la partie 2 de cette activité de laboratoire àl’aide de la fiche 8.3.
• Au besoin, faire un lien avec la partie 2 du laboratoire et les limitations deprofondeur des sous-marins. Expliquer que, s’ils dépassent leur profondeurlimite, les sous-marins peuvent imploser sous l’effet de la pression devenue
SAÉ 8 • Avoir du souffle 13Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
trop grande. Établir le lien avecla hauteur de la colonne d’eau et la force appliquée. Présenterl’exemple suivant pour illustrer le lien entre la pression et la dou-leur au tympan de l’oreille : plus on plonge en profondeur, plus lapression de l’eau est grande et plus cette dernière pousse sur letympan. Le plongeur doit pousserde l’air par sa trompe d’Eustachedans l’oreille moyenne pour réta-blir l’équilibre de pression de partet d’autre du tympan.
• En groupe classe, vérifier lesréponses de la partie 2 de lafiche 8.3. À l’aide du manuel,conclure que, pour une aire decontact donnée, plus la force appli-quée est grande, plus la pressionest élevée. Faire observer qu’ils’agit d’une relation directementproportionnelle.
• Il sera probablement nécessaire deguider les élèves pour qu’ils puissenténoncer la formule établissant larelation entre la force appliquée,l’aire et la pression.
• Concept (manuel, p. 280 à 284)Résumer aux élèves le concept de pression (fiche S 52,questions 1 à 5).
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 6ATS
Résultats
Tableau 1 Classement de divers objets par ordre croissant (du plus difficile au plusfacile) de facilité de perçage
Fiche 8.32/4
NOM : GROUPE : DATE :
1
2
3
4
Ordre croissant Objets utilisés pour le perçage
Analyse des résultats
1. Dans cette activité de laboratoire, quel objet a transpercé le plus facilement le verre de styromousse (a exercé la plus grande pression sur le verre) ?
2. Quelle caractéristique le distingue des autres?
3. Y a-t-il un ou des objets qui n’ont pas transpercé le verre de styromousse? Si oui,lequel ou lesquels ?
4. Pourquoi, selon vous?
5. Si on changeait la masse de 100 g pour une masse plus importante, pensez-vous que les objets qui n’ont pas réussi à transpercer le verre pourraient le faire? Justifiez votre réponse.
Conclusion
6. Selon les résultats que vous avez obtenus, pouvez-vous confirmer votre hypothèse dedépart ? Justifiez votre réponse.
7. Complétez les phrases à l’aide des mots suivants : concentrée, grande, inversement,petite, pression, répartie, surface. Attention : deux de ces mots apparaissent deux fois.
a) Pour une force constante, plus la surface de contact est , plus
la pression est car la même force est plus .
C O R R I G É
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Punaise
C’est l’objet le plus pointu de tous, donc celui qui a la plus petite surface de contact.
La tige agitatrice et l’éprouvette.
La punaise.
Parce que leur surface de contact avec le verre est plus grande que celle du stylo
à bille et de la punaise.
Oui, car si on appliquait une plus grande force, on pourrait perforer le verre. (Note :
Même s’ils n’ont pas encore réalisé la partie 2, qui traite de la pression en fonction
de la force appliquée, les élèves peuvent intuitivement penser qu’une augmentation
de la force appliquée entraînera une augmentation de la pression.)
Réponses variables selon l’hypothèse de départ.
grande
petite répartie
Variantes
• La partie 2 de la fiche 8.3 pourrait être
réalisée sous la forme suivante :
Matériel :
– Trois béchers de 50 mL
– Trois masses différentes (10 g, 30 g et 50 g)
– Un bac de sable (ou de sel)
Déposer les trois béchers contenant
chacune des masses sur le sable.
Les retirer et observer les empreintes.
Noter les observations.
• Inviter les élèves à répondre aux ques-
tions 2 à 7 de la rubrique « Pour faire le
point », aux pages 289 et 290 du manuel.
Pour gagner du temps• Faire les activités de la fiche 8.3 en
démonstration.
• En devoir, préalablement percer les car-
tons de lait et installer le ruban adhésif.
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique 14 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
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SAÉ 8 • Avoir du souffle 15Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
4. La pression, unequestion de volume ?
But
Amener les élèves à établir une relation
entre la pression et le volume des fluides
compressibles. Leur faire comprendre le
principe de la diffusion à l’aide de la varia-
tion de volume dans un système ouvert,
et ce, en utilisant le modèle particulaire.
En dyade et en groupe classe
75 minutes
Pages du manuel
• La pression et la théorie particulaire,
p. 284 à 286
• La relation entre la pression et le volume
des fluides compressibles, p. 287 à 289
Fiches liées à la SAÉ
8.4 La pression et le
volume d’un gaz
8.5 La pression et le volume
en système ouvert
8.9 Grille d’évaluation
Fiches SAVOIRS
S 52 La pression
S 54 La relation entre pression et volume
Fiches BOÎTE À OUTILS
BO 1 Comment travailler en toute sécurité
BO 5 Comment présenter un rapport de
laboratoire
BO 6 Comment présenter des résultats
scientifiques
Matériel
Par dyade
• Une seringue de 35 mL remplie d’air
avec son bouchon
• Un tube flexible
• Un manomètre à cadran
DéroulementDémarche expérimentale
Technique Utilisation d’instrumentsde mesure
Attitude intellectuelle Rigueurintellectuelle
• Rappeler aux élèves qu’ils ont déjàtenté, avec succès, de comprimerun gaz (l’air) au début de la SAÉ(voir l’activité 2). Leur annoncerque cette activité leur permettra de déterminer la relation qui existeentre la pression et le volume d’un gaz.
• Pour évaluer la CD 1, inviter lesélèves à lire les critères d’évaluationsur la fiche 8.9.
• Inviter les élèves à former desdyades et à réaliser l’activité delaboratoire de la fiche 8.4.
• Vérifier les réponses des élèves engroupe classe. Conclure que la pres-sion est inversement proportionnelleau volume.
Remarque
• Il est important de s’assurer qu’il n’ya pas de fuite sur le montage de laseringue pour avoir des résultatssignificatifs.
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
La pression et le volume d’un gaz
But de l’expérimentation
Vérifier comment la pression d’un gaz varie en fonction de son volume.
De quelle façon se comporte le volume d’un gaz lorsqu’on exerce unepression sur ce dernier ?
Hypothèse
Protocole expérimental
Matériel• Un tube flexible• Un manomètre à cadran
Manipulations1. Brancher le tube flexible à l’extrémité de la seringue. Retirer le piston de la seringue à
son volume maximum. 2. Noter le volume de gaz et la pression indiquée par le manomètre dans le tableau des
résultats.3. Presser sur le piston de la seringue pour réduire le volume de 5 mL. Noter le volume
de gaz et la pression indiquée par le manomètre.4. Répéter l’étape 3 jusqu’à ce qu’il ne soit plus possible de diminuer le volume de 5 mL.
Résultats
La variation de pression d’un gaz (air) en fonction de son volume
À partir des données présentées dans le tableau des résultats, tracez un diagramme de la pression en fonction du volume sur une feuille quadrillée. Donnez un titre à votrediagramme.
9
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Fiche 8.41/2
Question
Volume (mL) Pression (kPa) (air)
105
115
140
175
240
30
25
20
15
10
C O R R I G É
Réponses variables. Exemple : Je suppose que le volume du gaz diminue puisque les
gaz sont des fluides compressibles.
Note : La courbe devrait être analogue à celle de l’illustration 119 (manuel, p. 288).
• Pour les élèves qui ont plus de difficulté à
effectuer les manipulations, l’enseignante
ou l’enseignant pourrait faire le laboratoire
en démonstration et les élèves pourraient
prendre les mesures déterminées.
Différenciation
Variantes
• Faire cette activité sous forme de
démonstration en utilisant un ensemble
de démonstration de la loi de Boyle
(disponible chez les fournisseurs de
matériel scientifique). Cette démons-
tration sera particulièrement utile si les
résultats de l’expérimentation de certains
élèves sont peu concluants (à cause
d’une fuite sur le montage, par exemple).
• Pour démontrer la relation entre la pres-
sion et le volume d’un fluide compres-
sible, gonfler légèrement un ballon
de caoutchouc, le placer sous une cloche
à vide et faire varier la pression dans
la cloche. Le vide fera gonfler le ballon et
le retour à une pression normale le fera
dégonfler.
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique 16 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
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SAÉ 8 • Avoir du souffle 17Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
• Inviter les élèves à réaliser l’activitéde laboratoire de la fiche 8.5.Vérifier les réponses des élèves et, à l’aide du modèle particulaire,conclure en expliquant le déplace-ment des fluides d’un milieu dehaute pression vers un milieu deplus basse pression.
• On peut faire allusion aux ventsplus forts qui soufflent lors de larencontre d’un front froid (hautepression) et d’un front chaud (bassepression) en météorologie.
• Concept (manuel, p. 284 à 286)Résumer aux élèves les conceptsrelatifs à la pression et à la théorieparticulaire (fiche S 52, questions 6et 7).
• Concept (manuel, p. 287 à 289)Résumer aux élèves le concept de la relation entre la pression et levolume des fluides compressibles(fiche S 54).
Pistes d’évaluationChercher des réponses ou des solutions à des problèmesd’ordre scientifique ou technologique
À la fin de l’activité, demanderaux élèves de remettre lafiche 8.4 dûment remplie.Utiliser les réponses fourniesdans les sections « Résultats » et « Analyse des résultats » pournoter les observations sur la fiche 8.9.
Critères d’évaluation : 3 et 4
CD 1
On peut utiliser des logiciels de traitement
de texte ou des tableurs pour tracer les
diagrammes et rédiger le rapport de
laboratoire.
TIC
Analyse des résultats
3. Expliquez le déplacement d’air obtenu dans vos résultats en vous servant du modèleparticulaire.
4. Comment se nomme le déplacement d’un gaz d’un milieu de haute pression vers unmilieu de plus basse pression ?
Conclusion
5. Selon les résultats obtenus, diriez-vous que votre hypothèse de départ était juste?Justifiez votre réponse.
6. Complétez la phrase à l’aide des mots suivants : basse, déplacement, diffusion, haute.
La est le des particules d’un gaz d’une
région de pression vers une région de
pression.
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 12ATS
NOM : GROUPE : DATE : Fiche 8.52/2
C O R R I G É
diffusion déplacement
bassehaute
Réponses variables selon l’hypothèse de départ.
La diffusion.
Quand le volume dans la seringue augmente, la pression à l’intérieur de la seringue
diminue. La pression atmosphérique est alors plus grande que la pression dans la
seringue. L’air se déplace d’un milieu de haute pression vers un milieu de basse
pression : l’air entre. Quand le volume dans la seringue diminue, la pression à
l’intérieur de la seringue augmente. La pression à l’intérieur de la seringue est plus
grande que la pression atmosphérique. L’air se déplace d’un milieu de haute
pression vers un milieu de basse pression : l’air sort.
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique 18 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
5. Le système respiratoire
But
Amener les élèves à comprendre le rôle des
structures du système respiratoire.
En groupe classe
75 minutes
Pages du manuel
• Le système respiratoire, p. 89 à 96
Fiche SAVOIRS
S 15 Le système respiratoire
Matériel
Pour le groupe classe
• Le transparent 9
• Un système respiratoire (trachée,
bronches et poumons) provenant
d’un abattoir ou d’un fournisseur
de matériel scientifique
• Un tube dont le diamètre est semblable
au diamètre de la trachée
• Un scalpel
• Un squelette
Déroulement• Mentionner que l’activité portera
sur l’anatomie et la physiologie dusystème respiratoire, et préciserque ce système fonctionne en res-pectant les principes liés à la pres-sion des fluides compressibles et àla diffusion des gaz.
• Afin d’animer de façon plus dyna-mique cette partie plus théorique,il est possible d’utiliser le transpa-rent 9, qui porte sur le systèmerespiratoire.
• Il est également possible d’utiliserun squelette et de lui soulever lescôtes pour illustrer les mouve-ments respiratoires.
• Pour faire visualiser les structures,se procurer une partie du systèmerespiratoire (trachée, bronches etpoumons) et, en insérant un tubedirectement dans la trachée, souf-fler pour faire gonfler une sectiond’un poumon. Il est également possible d’utiliser un compresseursi on ne veut pas souffler directe-ment dans le tube relié à la trachée.
• Il est important de faire le lienentre les mouvements respiratoireset les laboratoires sur la relationpression-volume et sur la diffusiondes gaz. Poser les questionssuivantes aux élèves pour lesguider dans leurs apprentissages :Quel déséquilibre devons-nous créer pour que l’air puisse se dirigervers l’intérieur des poumons ?(Un déséquilibre de pression : ilfaut que la pression à l’intérieurdes poumons soit plus basse quecelle à l’extérieur.) Comment dimi-nuer la pression dans les poumons ?(En augmentant le volume despoumons.) De quelle façon ?(En contractant les musclesintercostaux, ce qui provoque lesoulèvement des côtes, et parl’abaissement du diaphragme.)
• Concept (manuel, p. 89 à 96)Résumer aux élèves le concept desystème respiratoire (fiche S 15).
Remarques
• Au besoin, utiliser le lien Internetsuivant pour présenter un logicielqui montre, entre autres, le fonc-tionnement du diaphragme:http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/pulmo/pulmo.htm
• Au besoin, utiliser le lien Internetsuivant pour expliquer ce qui sepasse au niveau des alvéoles :http://www.biologieenflash.net/sommaire.html
SAÉ 8 • Avoir du souffle 19Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
6. À bout de souffle
But
Amener les élèves à prendre conscience
des facteurs qui influent sur la capacité
pulmonaire, puis à fabriquer un spiromètre
en appliquant la démarche technologique
de conception.
En groupe classe, en dyade
et individuellement
300 minutes
Pages du manuel
• L’ingénierie (le cahier des charges), p. 320
• Le croquis et le dessin technique, p. 324
• Les schémas et les symboles, p. 343 à 349
• Comment appliquer la démarche
technologique de conception, p. 478
Fiches liées à la SAÉ
8.1 Présentation de la SAÉ
8.6 La capacité pulmonaire
8.7 Le spiromètre
8.8 Le modèle d’un spiromètre
8.9 Grille d’évaluation
8.10 Réseau de concepts
8.11 Retour sur les savoirs
Fiches SAVOIRS
S 60 Le tracé géométrique
S 61 Les formes de représentation :
le croquis et le dessin technique
S 73 Les standards et représentations :
les schémas et les symboles
Fiche BOÎTE À OUTILS
BO 2 Comment résoudre des problèmes
Matériel
Pour le groupe classe
• Un contenant de plastique de 4 L vide
avec son bouchon (contenant d’eau
ou de liquide lave-glace)
• Un tube flexible
• Un marqueur permanent
• Un bécher de 500 mL
• Un plat à vaisselle d’au moins 5 L
de capacité
• De l’eau
Par dyade (à titre de suggestion)
• Un entonnoir avec ourlet (diamètre
de 90 mm)
• Trois pièces de bois
• Un fil de fer (cintre)
• Cinq vis n° 8 d’une longueur de 35 mm
• Quatre membranes élastiques (ballons
de caoutchouc)
• Du papier cartonné
• Du ruban adhésif
• Un collet de métal de 46,04 mm à
69,85 mm (1 13/16 po à 2 3/4 po)
• Un collet de métal de 7,94 mm à 12,7 mm
(5/16 po à 1/2 p0)
• Des élastiques
• Un tuyau de caoutchouc
Intégration etréinvestissement
DéroulementDémarche d’observation
Démarche technologique de conception
Stratégies d’exploration Inventorier le plus grand nombre possibled’informations scientifiques, technologiques et contextuelles pouvant être utiles pour cerner un problème ou prévoir des tendances, anticiper lesrésultats d’une démarche, élaborer divers scénarios possibles, explorerdiverses pistes de solutions
Stratégies d’analyse Déterminer les contraintes et les éléments importantspour résoudre un problème, diviser un problème complexe en sous-problèmes plus simples, faire appel à divers modes de raisonnement (ex. : inférer, induire, déduire, comparer, classifier, sérier) afin de traiterles informations
Attitudes intellectuelles Considération de solutions originales, rigueurintellectuelle, sens du travail méthodique
Attitudes comportementales Sens du travail soigné, coopération efficace
Techniques Utilisation sécuritaire des machines et des outils (scie à ruban,perceuse, ponceuse, marteau, tournevis, pinces, etc.) ; mesurage et traçage ;montage et démontage.
Présentation des concepts
• Dans un premier temps, faire un bref retour sur les photos de la premièrepage de la fiche 8.1, puis définir le concept à l’étude : La capacité pulmo-naire est le volume maximal d’air qui peut être inspiré. Il s’agit de la sommede la capacité vitale (l’air inspiré) et de la capacité résiduelle (l’air qui restedans les voies respiratoires à la suite de l’expiration). On mesure la capacitépulmonaire à l’aide d’un spiromètre.
• Afin d’illustrer ce concept, distribuer la fiche 8.6 aux élèves. Leur demanderde poser une hypothèse qui met en relation la capacité pulmonaire et le sexede l’individu, et de l’inscrire à l’endroit prévu à cet effet sur la fiche.
• Réaliser le laboratoire en démonstration.
Montage :
Graduer le contenant de 4 L en le remplissant progressivement d’eau àl’aide du bécher de 500 mL. Faire une petite marque avec le marqueurpermanent sur le contenant pour chaque volume ajouté. Boucher lecontenant de 4 L. Retourner le contenant de 4 L à l’envers dans le plat à vaisselle qui contient déjà un peu d’eau. Retirer le bouchon sous l’eau et introduire le bout du tube flexible dans le contenant de 4 L.
• Expliquer le fonctionnement du prototype aux élèves :
La pression de l’eau du système est en équilibre avec la pression de l’airdans la classe (environ 101,3 kPa). En effet, l’air à l’extérieur du contenantexerce une pression sur l’eau dans le plat à vaisselle, ce qui empêche l’eaudu contenant de s’échapper. Lorsqu’on souffle dans le tube flexible, onmodifie l’équilibre de la pression. L’air introduit dans le contenant aug-mente la pression dans celui-ci ; il chasse l’eau qui est expulsée dans le platà vaisselle. On peut alors mesurer le volume d’air emprisonné : c’est lacapacité pulmonaire d’un individu.
• Demander aux élèves de remplir la page 1 de la fiche 8.6. Ils doivent poser unehypothèse qui met en relation la capacité pulmonaire et le sexe de l’individu.
• Demander à quatre élèves, masculins et féminins, de faire le test.
• Devant la classe, dresser un tableau des résultats. Ce tableau devrait compor-ter deux colonnes : l’une servira à inscrire la capacité pulmonaire des filles,l’autre, celle des garçons.
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique 20 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 14
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Fiche 8.62/2
Résultats
Tableau 1 La capacité pulmonaire
Analyse des résultats
La capacité pulmonaire
1. La quantité d’air expiré mesurée représente-t-elle le volume d’air total quecontenaient les poumons? Justifiez votre réponse.
2. a) Si on évalue qu’on peut expirer 80% du volume d’air total que contiennent lespoumons, quel serait alors (en moyenne) le volume total que pourraient contenirles poumons chez les garçons?
b) Chez les filles ?
3. Quels sont les facteurs qui peuvent influencer la capacité pulmonaire?
Analyse du prototype
4. Dressez la liste des limites du prototype utilisé dans la démonstration.
Individu Capacité pulmonaire des filles (L) Capacité pulmonaire des garçons (L)
1
2
3
4
Moyenne des résultats
C O R R I G É
Non. Puisque les poumons, les bronches et les autres éléments du système
respiratoire ne s’affaissent pas complètement, il reste toujours de l’air dans les voies
respiratoires après chaque expiration.
Réponses variables en fonction de la moyenne obtenue par les garçons évalués
en classe (environ 5,9 L).
Réponses variables en fonction de la moyenne obtenue par les filles évaluées en
classe (environ 4,4 L).
Le sexe, la taille, l’âge, l’hygiène pulmonaire, l’hérédité, etc.
Nécessite de 4 à 5 L d’eau ou d’un autre liquide (matière incompressible) ;
Système ouvert obligatoire ;
Difficile à transporter ;
Plutôt volumineux (besoin d’un évier ou d’un bac) ;
Les graduations sont imprécises (au 500 mL près) ;
Peu hygiénique.
Variante
Réaliser cette activité avec tous les groupes
de science de l’école et y joindre quelques
questions dans le but de compiler des
statistiques sur le sujet, par exemple :
est-ce que l’individu fume ? est-ce qu’il
fait beaucoup d’exercice ? etc.
DGF
Santé et bien-êtreAmener les élèves à discuter des problèmesqui peuvent affecter le système respira-toire. Distinguer les problèmes qui peuventdécouler de leurs choix personnels et ceuxqui découlent d’une condition intrinsèqueou de leur milieu. Demander s’il y a desélèves dans la classe qui souffrent d’asthmeet discuter de la façon de réduire les symp-tômes. Discuter de l’importance d’avoir uncomportement sécuritaire si on travailledans des milieux poussiéreux, par exempledans des mines d’amiante ou de charbon,ou dans le domaine de la construction.Évoquer des cas concrets : par exemple,celui des personnes exposées aux pous-sières de plâtre. Amener les élèves à s’inter-roger sur leur condition physique et sur ce qu’ils pourraient faire pour améliorerleur santé respiratoire.
Liens avec une autre discipline• Mathématique
Cette activité peut servir à établir des liens
avec le champ statistique du programme
de mathématique. En effet, il est possible
de préparer un questionnaire où l’on
retrouverait, par exemple, l’âge, le sexe, le
poids, la grandeur, en plus des mesures
de capacité pulmonaire et de rythme respi-
ratoire. On pourra par la suite demander
aux élèves de représenter graphiquement
ou sous forme de tableaux les données
amassées et d’analyser les résultats pour
en tirer des conclusions.
• Inviter tour à tour les élèvesdésignés à prendre la plus grandeinspiration possible et à expirer aumaximum dans le tube. Ensuite,mesurer et noter le volume d’airexpiré en litres. À partir de cesrésultats, demander aux élèves deprendre quelques minutes pourremplir la deuxième page de lafiche 8.6.
• En groupe classe, corriger lafiche 8.6. Comparer les moyennesobtenues et préciser que le sexen’est pas le seul facteur qui influesur la capacité pulmonaire. (Il ya aussi la condition physique etl’état de santé général, la taille,l’âge, l’hygiène pulmonaire,l’hérédité, etc.)
• À partir des réponses à la ques-tion 4, discuter avec les élèves deslimites du prototype expérimenté.L’appareil construit en démons-tration nécessite la présence d’unegrande quantité de fluides incom-pressibles comme l’eau. Le systèmedoit obligatoirement être ouvertpour que l’eau puisse être expul-sée. L’appareil est plutôt volu-mineux et requiert un évier ou un bac. Il n’est pas portatif.L’embouchure étant irremplaçableou difficile à nettoyer, l’appareiln’est pas hygiénique. Ses gradua-tions sont imprécises (au 500 mLprès). Il donne toutefois de l’infor-mation sur la capacité pulmonaired’un individu.
SAÉ 8 • Avoir du souffle 21Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 15
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Fiche 8.71/10
Le spiromètre
Mise en situationL’asthme est une maladie respiratoire chronique et l’une des principales causes d’absentéisme scolaire.Depuis les années 1980, le nombre de personnes asthmatiques a triplé. Cette maladie, qui est due en partieà la présence de polluants dans l’air, affecte plusieurs de vos proches.
Leurs bronches irritées se contractent et rétrécissent, puis elles enflent et produisent un surplus desécrétions ou mucus. Dans leur cas, les précautions liées à l’hygiène sont vitales afin de préserver la santédu système respiratoire. Les personnes asthmatiques doivent porter une attention particulière à leurrespiration. Pour les aider, vous devez mettre au point un prototype qui donne des informations sur lacapacité pulmonaire d’un individu.
Votre tâcheVous devez concevoir et fabriquer un spiromètre. Cet appareil permet d’évaluer le volume d’air expiré par un individu à la suite d’une très grande inspiration. N’oubliez pas de respecter les exigences du cahierdes charges.
Cerner le problème
1. Reformulez dans vos mots le problème posé. Quelle fonction précise l’objet techniquedoit-il remplir ?
2. Consultez attentivement le cahier des charges suivant. L’objet technique que vousconcevrez et fabriquerez doit s’y conformer.
Cahier des charges
• L’appareil doit tenir compte du volume d’air expiré. Le résultat devra être chiffré et facile à lire ;
• Les pièces doivent être étanches afin de ne pas laisser l’air s’échapper ;
• L’appareil doit être réutilisable et facile d’emploi ;
• L’appareil doit être portatif ;
• L’appareil doit être hygiénique, c’est-à-dire comporter des embouchures amovibles, nettoyables ou jetables ;
• L’appareil doit être démontable pour en faciliter la réparation.
Pour fabriquer le spiromètre, votre enseignante ou votre enseignant mettra les matériauxsuivants à votre disposition :
• Un entonnoir avec ourlet (diamètre de 90 mm)
• Des pièces de bois
• Un fil de fer (cintre)
• Des vis
• Quatre membranes élastiques (ballons de caoutchouc)
• Du papier cartonné
• Du ruban adhésif
• Un collet de métal de 46,04 mm à 69,85 mm (1 13/16 po à 2 3/4 po)
• Un collet de métal de 7,94 mm à 12,7 mm(5/16 po à 1/2 po)
• Des élastiques
• Un tuyau de caoutchouc
• ________________________________________
• ________________________________________
C O R R I G É
Concevoir un appareil qui donne des informations sur la quantité d’air que peuvent
contenir les poumons après une expiration profonde.
propositions. Celles-ci constituent des pistes de solution. Leur dire dechoisir un croquis et de le reproduire sur la fiche 8.7. Leur indiquer qu’ilspeuvent améliorer ce croquis en y ajoutant l’une ou l’autre des caractéris-tiques intéressantes des autres croquis. Demander aux élèves de garderles différents croquis réalisés pour les remettre avec la fiche 8.7 à la finde la tâche. Au besoin, réactiver les connaissances des élèves sur lesconcepts relatifs aux tracés géométriques et aux formes de représentation(pages 324 et 327 du manuel), en particulier ceux qui ont trait aux diffé-rences entre le croquis et le dessin technique (fiche S 61).
B. Le schéma de principe
• Inviter les dyades à répondre aux questions 4 et 5 de la fiche 8.7 et àréaliser le schéma de principe de leur spiromètre. Circuler dans la classepour répondre aux questions des élèves pendant qu’ils travaillent. À la finde la tâche, leur demander de remettre leur schéma pour le faire valider.Au besoin, réactiver les connaissances des élèves sur les symboles norma-lisés en mécanique parallèlement avec la démarche de réalisation desschémas de principe et de construction (fiche S 73). Un résumé est pré-senté aux pages 510 et 511 de la section « La boîte à outils » du manuel.
• La fiche 8.8 présente le schéma de principe d’un spiromètre. Au besoin,utiliser ce schéma à titre d’exemple.
Le problème
• Distribuer la fiche 8.7 aux élèves.Exposer le problème lié à laconception et à la fabrication d’un spiromètre à l’aide de la miseen situation. Leur demander derépondre à la question 1 de la fiche.
• Présenter le cahier des charges auxélèves. Leur rappeler qu’ils devrontrespecter les exigences de ce cahiertout au long de leur démarche deconception. S’assurer qu’ils onttous compris les contraintes duproblème. Au besoin, réactiverleurs connaissances antérieures surle concept de cahier des charges(Rappel, page 320 du manuel).
• Inviter les élèves à se réapproprierla démarche technologique deconception, à la page 478 dumanuel. Réviser les différentesétapes de ce processus avec eux.Leur indiquer que la fiche 8.7 leurpermettra de suivre pas à pas cettedémarche et de revenir sur les dif-férentes étapes, au besoin, pouraméliorer leur travail de concep-tion et de fabrication.
• Survoler les questions de lafiche 8.7 avec les élèves afind’apporter des précisions concer-nant le travail demandé. Si l’ondésire que les élèves proposentd’autres matériaux ou si l’on veutsoi-même ajouter des matériaux àcette liste, utiliser l’espace prévuà cette fin sur la fiche 8.7.
• Rappeler aux élèves de consulterla fiche 8.9 pour prendre connais-sance des critères qui serviront àévaluer la tâche finale.
Le plan d’action
A. La recherche et le choix d’une solution (prévoir 45 minutes pour cette étape)
• Demander aux élèves de réaliser,individuellement, deux croquisde l’objet technique. Au besoin,rappeler certains éléments dela démonstration : la capacitépulmonaire est une mesure d’unvolume d’air ; le prototype étaitpeu pratique, car il nécessitait del’eau, etc. L’objet qu’ils construi-ront doit donc donner des infor-mations sur le volume d’air qu’unepersonne peut rejeter lorsqu’ellesouffle très fort ; l’appareil doit êtrepratique et facile à utiliser, etc.
• Inviter les élèves à former desdyades. Leur demander de mettreen commun l’ensemble de leurs
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique 22 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
17
Fiche 8.73/10
ATS
B. Le schéma de principe
4. Examinez votre croquis et répondez aux questions suivantes.
a) Quelles sont les composantes de votre spiromètre?
b) Décrivez les fonctions des composantes de l’objet technique.
c) Quels mouvements effectuent les pièces de votre appareil ?
d) En vous référant aux réponses précédentes, expliquez le fonctionnement global devotre prototype. N’oubliez pas d’utiliser un langage scientifique et technologiqueadéquat.
C O R R I G É
Réponses variables. Par exemple (pour le modèle proposé en annexe) : Un
support en forme de «U », une soufflerie reliée à une membrane de caoutchouc
circulaire, une aiguille et une échelle graduée.
Réponses variables. Par exemple (pour le modèle proposé en annexe) : Le
support permet de soutenir la soufflerie, la soufflerie apporte l’air jusqu’à la
membrane de caoutchouc, la membrane élastique permet d’emmagasiner l’air
expiré, l’aiguille permet d’indiquer le déplacement de la déformation de la
membrane et l’échelle graduée permet de mesurer cette déformation.
Réponses variables. Par exemple (pour le modèle proposé en annexe, voir la
fiche 8.8) : La membrane déformée par le volume de l’air effectue un mouvement
de translation. Elle pousse sur l’aiguille qui suit un mouvement de rotation en se
déplaçant sur l’échelle graduée.
Réponses variables. Par exemple (pour le modèle proposé en annexe, voir
la fiche 8.8) : Après avoir pris une très grande inspiration, l’individu expire
profondément dans l’embout cartonné relié à un tuyau de caoutchouc. Un
volume d’air s’accumule rapidement à l’intérieur de l’entonnoir, ce qui exerce
une force sur la membrane de caoutchouc qui se déforme. Plus l’expiration est
profonde, plus le volume et la pression augmentent. En se déformant, la
membrane de caoutchouc entraîne le déplacement d’une aiguille fixe à l’une
de ses extrémités. Un mouvement de rotation permet à l’aiguille de se déplacer
le long d’une échelle graduée en centimètres.
mettre en commun et à transcrire l’ensemble des observations notées surleur fiche 8.7 respective. Ensuite, leur demander de remplir individuelle-ment leur fiche en y inscrivant les diverses améliorations à apporter auprototype pour l’améliorer. Leur rappeler d’intégrer à ces améliorationsles notes prises pendant la fabrication du prototype. S’assurer que lesélèves répondent aux questions de la partie « L’analyse des résultats »(questions 13 à 15).
• Pour faire un retour sur l’ensemble de la SAÉ et la conclure, demander auxélèves de revenir sur les questions sous la rubrique « Matière à discussion »de la fiche 8.1. Les inviter également à compléter le réseau de conceptsde la fiche 8.10 et à remplir, au besoin, la fiche 8.11. (Le corrigé de lafiche 8.11 se trouve à la fin des fiches liées à la SAÉ 8.)
Suggestion
Lors de la présentation du cahier des charges, veillez à disposer le matérielnécessaire à la réalisation du prototype cité en exemple. La présence et lamanipulation du matériel aideront les élèves à élaborer leur solution. Lorsde la fabrication du prototype, suggérer une échelle commune pour lesgraduations afin de permettre une comparaison des prototypes.
C. Le choix des matériaux et leschéma de construction
• Afin de guider leur choix dematériaux, inviter les dyades àrépondre aux questions 6 et 7 de la fiche 8.7. Au préalable,valider le schéma de principe de chaque dyade.
La fabrication du prototype (pré-voir 100 minutes pour cette étape)
• Demander à chaque dyade defabriquer son prototype et deranger, à la fin de la période, leurmatériel et leurs pièces dans lesespaces prévus à cette fin. Lesinviter à apporter un contenantbien identifié pour y ranger, encours de réalisation, ce qui leurappartient. Leur demander égale-ment d’apporter un cahier pournoter les difficultés qu’ils éprouve-ront en utilisant les matériaux oules outils, au fur et à mesure del’avancement du travail.
La mise à l’essai et l’analysedes résultats (prévoir 150 minutespour cette étape)
• Expliquer aux élèves que toutes lesdyades doivent mettre leur proto-type à l’essai. Ainsi, ils prendrontconscience des défauts de leur pro-totype et y apporteront les correc-tifs nécessaires pour l’améliorer etle rendre plus performant.
• Dire aux élèves d’utiliser lesénoncés du cahier des chargescomme critères de validation desprototypes. Les encourager à fairedes suggestions de modificationss’ils observent et relèvent des vicesde conception ou de fabrication ou encore des défauts qui empê-chent une utilisation adéquate duspiromètre. Demander aux élèvesd’émettre un commentaire généralsur l’intérêt que présente le proto-type évalué.
• Les élèves doivent prendre desnotes sur les changements et lesaméliorations à apporter à leurspiromètre aux endroits prévusà cet effet sur la fiche 8.7. Leschangements et améliorationsenvisagés doivent normalementdécouler d’une évaluation desrésultats recueillis dans les tableaux1 à 5 de la question 12. Suggestion :discuter des résultats en groupe.
• Après la mise à l’essai, inviterles membres de chaque dyade à
SAÉ 8 • Avoir du souffle 23Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Corrigé
Matière à discussion, fiche 8.1
1. L’eau est un fluide incompressible car ses particules sont très rapprochées les unes
des autres. L’eau est donc non compressible, tandis que l’air est un fluide compres-
sible puisque ses particules sont éloignées les unes des autres, ce qui permet de les
rapprocher en le comprimant. C’est ce qui explique que nous puissions compresser
la bouteille remplie d’air et non la bouteille remplie d’eau.
2. Lors d’une inspiration, notre diaphragme descend et notre cage thoracique se sou-
lève, ce qui crée une augmentation de volume. Cette augmentation de volume
engendre une diminution de pression dans les poumons. Comme la pression atmo-
sphérique (à l’extérieur des poumons) est plus grande que la pression dans les pou-
mons, il y a déplacement d’air de l’extérieur vers l’intérieur des poumons (plus de
pression vers moins de pression) : c’est la diffusion.
3. Parce que notre besoin en dioxygène augmente pour répondre à la demande accrue
des muscles et parce que le dioxyde de carbone à éliminer est alors plus abondant.
Le rythme respiratoire augmente donc pour permettre, d’une part, une alimentation
en dioxygène adéquate et, d’autre part, une évacuation du dioxyde de carbone.
4. On peut mesurer le volume d’air expiré par une personne à l’aide d’un spiromètre.
Faire construire le modèle de spiromètre
(fiche 8.8) à titre d’exemple. Demander aux
élèves d’en dessiner les schémas techniques
et d’en expliquer le fonctionnement.
Différenciation
VariantePour limiter les déplacements dans la
classe pendant la mise à l’essai, on peut
regrouper trois dyades : chacune, à tour de
rôle, valide le prototype des deux autres
dyades. Demander alors aux élèves de
noter leurs commentaires et suggestions
sur des feuilles et de les remettre à
l’équipe concernée. Inviter chaque dyade,
à la fin de la mise à l’essai, à résumer les
commentaires des deux autres équipes en
les transcrivant dans l’espace réservé à
cette fin sur la fiche 8.7.
Pour gagner du temps• Durant la mise à l’essai, n’utiliser que
deux facteurs pour valider le prototype
de chaque dyade. Par exemple, deman-
der aux élèves de ne remplir que deux
tableaux parmi les tableaux 1, 2 et 5 de
la question 12 (fiche 8.7).
• Demander à chaque élève de remplir
la section « L’analyse des résultats »
de la fiche 8.7 en devoir.
Pistes d’évaluationChercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifiqueou technologique
À la fin de la tâche, demander aux élèves de remettre la fiche 8.7 dûmentremplie ; utiliser la fiche 8.9 pour noter vos observations.
Critères : 2 et 4
Résoudre des problèmes
À la fin de la tâche, demander aux élèves de remettre la fiche 8.7 dûmentremplie. En vous basant sur les réponses fournies, utiliser la fiche E 2 du guide,sous l’onglet Évaluation, pour noter vos observations.
Critère 6 (manifestation)
L’élève effectue un retour pertinent sur sa démarche. Il dégage les élémentsde réussite et analyse les difficultés éprouvées.
CD 1
CT 2
• Il serait bon de vous procurer un spiromètre. Cet appareil peut être utile à dif-
férents moments de la SAÉ. Vous pouvez l’utiliser comme élément déclencheur
afin d’aider les équipes en difficulté durant la conception ou la fabrication de leur
prototype. Il pourrait aussi être utile pour calibrer les prototypes des élèves.
• Le modèle de spiromètre suggéré à la fiche 8.8 ne mesure pas un volume d’air. En
effet, il faudrait pour cela régler l’échelle de façon qu’elle indique des unités de
volume (L). Cependant, l’appareil fournit de bonnes indications de la capacité pul-
monaire puisque le résultat obtenu lorsqu’un individu souffle dans le tube varie en
fonction du volume d’air expiré.
Note
SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique 24 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
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SYNERGIE • Guide d’accompagnement pédagogique 26 Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Notes
SAÉ 8 • Avoir du souffle 27Reproduction interdite © Les Éditions de la Chenelière inc.
Notes
La collection Synergie propose une démarche souple et concrètepour aborder les programmes de science et technologie et d’applica-tions technologiques et scientifiques au 2e cycle du secondaire.Elle constitue un atout majeur pour amener l’élève à développer descompétences et à acquérir des connaissances sur le thème centralde la 1re année du cycle, soit « L’humain, un organisme vivant ».
La collection Synergie, c’est :
■ un solide bagage de connaissances scientifiques et technologiques ;
■ un vaste choix de situations d’apprentissage inédites qui facilitentl’appropriation des démarches utiles en science et en technologie ;
■ le traitement complet de tous les concepts des deux programmes ;
■ une grande souplesse dans la planification des apprentissages ;
■ des contextes liés au quotidien de l’élève qui sollicitent curiosité,imagination, désir d’explorer et plaisir d’expérimenter ;
■ des rappels des concepts du 1er cycle ;
■ une foule de schémas et d’illustrations d’une grande précision ;
■ une boîte à outils complète qui permet un travail en profondeur des techniques et des stratégies ;
■ des pistes pour l’utilisation des TIC en classe ;
■ des instruments d’évaluation variés et adaptés à la réalité de laclasse ;
■ une structure claire qui favorise le développement de l’autonomiede l’élève.
ISBN 978-2-7652-1009-2
9 782765 210092
Fiches liées à la SAÉClaudie Chartré
Isabelle Levert
SAÉ 8
Applications technologiques et scientifiques
Avoir du souffle
Les fiches dont le titre estsuivi du symbole �
peuvent être utilisées dansun contexte différent decelui de la SAÉ, au gré de l’enseignante ou de l’enseignant.
Claudie Chartré
Isabelle Levert
Sommaire8.1 Présentation de la SAÉ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
8.2 Les fluides � . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
8.3 La pression, la force appliquée et l’aire � . . . . . . . . 5
8.4 La pression et le volume d’un gaz � . . . . . . . . . . . . . . 9
8.5 La pression et le volume en système ouvert � . . . . 11
8.6 La capacité pulmonaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
8.7 Le spiromètre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
8.8 Le modèle d’un spiromètre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
8.9 Grille d’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
8.10 Réseau de concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
8.11 Retour sur les savoirs � . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Corrigé de la fiche 8.11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
É
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 2
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Présentation de la
Avoir du souffle
SAÉ 8
Concepts en lien avec cette SAÉ
Univers vivant• Système respiratoire (fosses
nasales, pharynx, trachée,bronches, poumons)
Univers matériel• Pression• Relation entre pression
et volume• Fluides compressibles
et incompressibles• Modèle particulaire
Univers technologique• Tracés géométriques• Formes de représentation
(croquis)• Standards et représentations
(schémas, symboles)• Liaisons types des pièces
mécaniques
1. Comment expliquer la différence de compressibilité entrel’air et l’eau contenus dans les bouteilles de la photo 1?
2. Au cours de la respiration artificielle (photo 2), l’air est poussé dans les poumons. Selon vous, par quelmécanisme l’air entre-t-il dans les poumons lorsque nous respirons normalement?
3. Pourquoi est-on essoufflé après une activité physiqueintense (photo 3) ?
4. Comment appelle-t-on l’appareil qui sert à mesurer lacapacité respiratoire ?
Matièreà d iscuss ion
Concevoir un appareil qui permet de mesurer la capacité respiratoire.
Réalisation proposée
Fiche 8.11/2
L’air et l’eau contenus dans ces bouteilles se comportent
différemment lorsqu’on les comprime.
La respiration
artificielle.
Après une course intense, il est normal
d’être essoufflé.
2
1
3
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 3 ATS
Déroulement de la SAÉ
Au fil de cette SAÉ, vous réaliserez les activités suivantes :
1. Présentation de la SAÉ Vous discuterez en classe de vos connaissances actuelles sur le système respiratoire et les mécanismes qui le régissent.
2. Fluide ou pas fluideVous déterminerez les caractéristiques d’un fluide et distinguerez les fluidescompressibles des fluides incompressibles.
3. La pression, la force appliquée et l’aire Vous réaliserez deux activités de laboratoire qui vous permettront d’approfondir vos connaissances concernant le concept de pression et vous serez en mesure decomprendre la relation entre la pression, la force appliquée et l’aire d’une surface.
4. La pression, une question de volume ? Vous réaliserez deux activités de laboratoire qui vous permettront de comprendre larelation entre la pression et le volume d’un fluide compressible et de saisir le principede la diffusion.
5. Le système respiratoire Vous découvrirez le rôle des structures composant le système respiratoire tout enréinvestissant le concept de pression.
6. À bout de souffle Vous concevrez un appareil permettant de mesurer la capacité respiratoire.
É
Conservez les fiches qui vousseront distribuées. Elles vousseront utiles jusqu’à la fin de la SAÉ.
NOM : GROUPE : DATE : Fiche 8.12/2
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 4
Fiche8.2
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Les fluides
1. Donnez trois caractéristiques que doit posséder une substance pour être considéréecomme un fluide.
2. Donnez quelques exemples de substances qui, selon vous, sont des fluides.
3. Observez les substances suivantes et remplissez le tableau en cochant la ou les case(s)appropriée(s).
4. Sous quel(s) état(s) sont les fluides?
5. Sous quel(s) état(s) sont les substances non fluides?
6. Pourquoi le sucre (ou le sel) n’est-il pas un fluide?
7. Quelle caractéristique partage-t-il avec les fluides?
Sable
Eau
Air
Pâte à modeler
Huile
Farine
Miel
Riz
Sucre (ou sel)
Savon à vaisselle
Ketchup
Pois (ou lentilles)
Substances
Caractéristiques de la substance La substance est :
S’écoule dans toutes
les directions
N’a pas deforme définie
Adopte la forme de
son contenantUn fluide Pas un fluide
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 5 ATS
La pression, la force appliquée et l’aire
Partie 1 : Relation pression-aire de contact
But de l’expérimentationDéterminer la relation entre la pression et l’aire de la surface de contact.
Soit les objets suivants : éprouvette, punaise, stylo à bille et tige agitatrice.Pour une même force appliquée, lequel transperce le plus facilement unverre de styromousse? Classez ces objets par ordre croissant (du plusdifficile au plus facile) selon la facilité avec laquelle ils transpercent le verre.
Hypothèse
Protocole expérimental
Matériel• Un verre de styromousse • Un stylo à bille• Une éprouvette• Une punaise• Une tige agitatrice• Une masse de 100 g
Manipulations
1. Placer le verre de styromousse à l’envers sur une surface telle qu’un bureau.
2. À tour de rôle, placer chacun des objets sur le fond du verre et déposer la masse de 100 g sur l’objet (dans le but d’exercer une force constante pour chacun des objets) en prenant soin de n'exercer aucune force additionnelle.
3. Vérifier si l’objet exerce suffisamment de pression pour transpercer le verre ou non. Si oui, déterminer la facilité avec laquelle l’objet le fait, afin de pouvoir comparer lesobjets entre eux.
4. Noter les observations.
Fiche 8.31/4
NOM : GROUPE : DATE :
Question
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 6ATS
Résultats
Tableau 1 Classement de divers objets par ordre croissant (du plus difficile au plusfacile) de facilité de perçage
Fiche 8.32/4
NOM : GROUPE : DATE :
1
2
3
4
Ordre croissant Objets utilisés pour le perçage
Analyse des résultats
1. Dans cette activité de laboratoire, quel objet a transpercé le plus facilement le verre de styromousse (a exercé la plus grande pression sur le verre) ?
2. Quelle caractéristique le distingue des autres?
3. Y a-t-il un ou des objets qui n’ont pas transpercé le verre de styromousse? Si oui,lequel ou lesquels ?
4. Pourquoi, selon vous?
5. Si on changeait la masse de 100 g pour une masse plus importante, pensez-vous que les objets qui n’ont pas réussi à transpercer le verre pourraient le faire? Justifiez votre réponse.
Conclusion
6. Selon les résultats que vous avez obtenus, pouvez-vous confirmer votre hypothèse dedépart ? Justifiez votre réponse.
7. Complétez les phrases à l’aide des mots suivants : concentrée, grande, inversement,petite, pression, répartie, surface. Attention : deux de ces mots apparaissent deux fois.
a) Pour une force constante, plus la surface de contact est , plus
la pression est car la même force est plus .
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 7 ATS
NOM : GROUPE : DATE : Fiche 8.33/4
b) Aussi, pour une force constante, plus la surface de contact est ,
plus la pression est car l’application de la même force est
.
c) On dit que la est proportionnelle à l’aire
de la sur laquelle une force donnée s’applique.
8. Donnez un exemple d’application de cette relation dans une situation de la viecourante.
Partie 2 : Relation pression-force
But de l’expérimentation
Déterminer la relation entre la pression et la force appliquée.
Si on perce des trous à différentes hauteurs dans un carton de lait qu’onremplit d’eau, est-ce que les jets d’eau jailliront avec la même pression?Justifiez votre réponse.
Hypothèse
Protocole expérimental
Matériel• Un carton de lait vide (2 L)• Un objet pointu de type crayon à mine• Du ruban adhésif large• Un évier ou un grand contenant
Manipulations
1. À l’aide d’un objet pointu tel un crayon à mine, percer trois trous dans le carton de lait :un à 5 cm, un autre à 10 cm et un troisième à 20 cm de la base du carton de lait. Il estimportant de faire ces trous de telle sorte qu’ils soient l’un au-dessus de l’autre.
2. Couvrir les trous à l’aide d’un seul long ruban adhésif.
3. Remplir d’eau le carton de lait et le placer au-dessus de l’évier ou dans un grandcontenant.
4. Enlever rapidement le ruban adhésif.
5. Noter le résultat.
Question
Analyse des résultats
1. a) Dans cette activité de laboratoire, lequel des jets sortait avec le plus de pression?
b) Pourquoi, selon vous?
2. a) Lequel des jets sortait avec le moins de pression?
b) Pourquoi, selon vous?
3. Que pouvez-vous déduire des deux questions précédentes en ce qui a trait à l’influencede la force appliquée sur la pression?
Conclusion
4. Selon les résultats obtenus, diriez-vous que votre hypothèse de départ était juste?Justifiez votre réponse.
5. Complétez la phrase à l’aide des mots suivants : directement, force, grande, pression.Attention : l’un de ces mots apparaît deux fois.
Pour une surface de contact donnée, plus la force appliquée est ,
plus la pression est . On dit que la est
proportionnelle à la appliquée sur une
surface de contact donnée.
6. À partir des conclusions des parties 1 et 2 de cette activité, formulez une équationdémontrant la relation entre la pression, la force appliquée et l’aire de la surface, où :
P est la pression exercée,F est la force appliquée,A est la surface de contact.
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 8ATS
Résultats
Tableau 2 Pression des jets d’eau en fonction de la distance par rapport à la basedu carton de lait
Fiche 8.34/4
NOM : GROUPE : DATE :
5
10
20
Distance des trous par rapport à la base du carton de lait (cm)
Pression des jets d’eau (faible, moyen ou fort)
=
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
La pression et le volume d’un gaz
But de l’expérimentation
Vérifier comment la pression d’un gaz varie en fonction de son volume.
De quelle façon se comporte le volume d’un gaz lorsqu’on exerce unepression sur ce dernier ?
Hypothèse
Protocole expérimental
Matériel• Un tube flexible• Un manomètre à cadran
Manipulations1. Brancher le tube flexible à l’extrémité de la seringue. Retirer le piston de la seringue à
son volume maximum. 2. Noter le volume de gaz et la pression indiquée par le manomètre dans le tableau des
résultats.3. Presser sur le piston de la seringue pour réduire le volume de 5 mL. Noter le volume
de gaz et la pression indiquée par le manomètre.4. Répéter l’étape 3 jusqu’à ce qu’il ne soit plus possible de diminuer le volume de 5 mL.
Résultats
La variation de pression d’un gaz (air) en fonction de son volume
À partir des données présentées dans le tableau des résultats, tracez un diagramme de la pression en fonction du volume sur une feuille quadrillée. Donnez un titre à votrediagramme.
9
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Fiche 8.41/2
Question
Volume (mL) Pression (kPa) (air)
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 10
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Fiche 8.42/2
Analyse des résultats
1. Lorsqu’on exerce une pression plus grande sur le piston de la seringue, qu’arrive-t-ilau volume du gaz?
2. Décrivez l’allure de la courbe représentant la pression en fonction du volume du gaz.
3. a) Selon vous, qu’arriverait-il à la pression du gaz si on tirait sur le piston de laseringue au lieu de le pousser?
b) Quelle serait alors l’allure de la courbe dans le diagramme de la pression enfonction du volume?
Conclusion
4. Selon les résultats obtenus, diriez-vous que votre hypothèse de départ était juste?Justifiez votre réponse.
5. Complétez la phrase à l’aide des mots suivants : inversement, pression, volume.
Dans un système fermé et à température constante, la est
proportionnelle au .
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 11 ATS
Fiche 8.51/2
NOM : GROUPE : DATE :
La pression et le volume en système ouvert
But de l’expérimentation
Démontrer comment se comporte un gaz soumis à une variation de pression dans unsystème ouvert.
Qu’arrive-t-il, dans un système ouvert, si la pression d’un fluidecompressible (gaz) varie ?
Hypothèse
Protocole expérimental
Matériel• Une seringue
Manipulations
1. À l’aide de la seringue, sans bouchon, pousser le piston au fond. 2. Placer un doigt près de l’ouverture de la seringue sans l’obstruer. Tirer le piston
jusqu’au bout. Noter les observations. 3. Toujours avec un doigt près de l’ouverture de la seringue sans l’obstruer, pousser le
piston de la seringue jusqu’au fond. Noter les observations.
Résultats
1. Que se passe-t-il lorsque vous tirez le piston jusqu’au bout?
2. Que se passe-t-il lorsque vous poussez le piston jusqu’au fond?
Question
Analyse des résultats
3. Expliquez le déplacement d’air obtenu dans vos résultats en vous servant du modèleparticulaire.
4. Comment se nomme le déplacement d’un gaz d’un milieu de haute pression vers unmilieu de plus basse pression?
Conclusion
5. Selon les résultats obtenus, diriez-vous que votre hypothèse de départ était juste?Justifiez votre réponse.
6. Complétez la phrase à l’aide des mots suivants : basse, déplacement, diffusion, haute.
La est le des particules d’un gaz d’une
région de pression vers une région de
pression.
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 12ATS
NOM : GROUPE : DATE : Fiche 8.52/2
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 13
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Fiche 8.61/2
La capacité pulmonaire
But de l’expérimentation
Déterminer si certains facteurs font varier la capacité pulmonaire.
Est-ce que le sexe des individus est un facteur qui fait varier la capacitépulmonaire et le rythme respiratoire ?
Hypothèse
Protocole expérimental
Matériel• Un contenant de plastique de 4 L vide avec son bouchon
(contenant d’eau ou de liquide lave-glace)• Un tube flexible• Un marqueur permanent• Un bécher de 500 mL• Un plat à vaisselle d’au moins 5 L de capacité• De l’eau
ManipulationsMesure de la capacité pulmonaire
1. Graduer le contenant de 4 L en le remplissant progressivement d’eau à l’aide dubécher de 500 mL. Faire une petite marque avec le marqueur permanent sur lecontenant pour chaque volume ajouté.
2. Boucher le contenant de 4 L.
3. Retourner le contenant de 4 L à l’envers dans le plat à vaisselle qui contient déjà unpeu d’eau.
4. Retirer le bouchon sous l’eau et introduire le bout du tube flexible dans le contenantde 4 L.
5. Prendre la plus grande inspiration possible et expirer au maximum dans le tube (l’airintroduit dans le contenant chasse l’eau, et le volume d’air emprisonné est facilementcalculable grâce aux graduations).
6. Mesurer et noter le volume d’air expiré en litres.
Question
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 14
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Fiche 8.62/2
Résultats
Tableau 1 La capacité pulmonaire
Analyse des résultats
La capacité pulmonaire
1. La quantité d’air expiré mesurée représente-t-elle le volume d’air total quecontenaient les poumons? Justifiez votre réponse.
2. a) Si on évalue qu’on peut expirer 80% du volume d’air total que contiennent lespoumons, quel serait alors (en moyenne) le volume total que pourraient contenirles poumons chez les garçons?
b) Chez les filles ?
3. Quels sont les facteurs qui peuvent influencer la capacité pulmonaire?
Analyse du prototype
4. Dressez la liste des limites du prototype utilisé dans la démonstration.
Individu Capacité pulmonaire des filles (L) Capacité pulmonaire des garçons (L)
1
2
3
4
Moyenne des résultats
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 15
NOM : GROUPE : DATE :
ATS
Fiche 8.71/10
Le spiromètre
Mise en situationL’asthme est une maladie respiratoire chronique et l’une des principales causes d’absentéisme scolaire.Depuis les années 1980, le nombre de personnes asthmatiques a triplé. Cette maladie, qui est due en partieà la présence de polluants dans l’air, affecte plusieurs de vos proches.
Leurs bronches irritées se contractent et rétrécissent, puis elles enflent et produisent un surplus desécrétions ou mucus. Dans leur cas, les précautions liées à l’hygiène sont vitales afin de préserver la santédu système respiratoire. Les personnes asthmatiques doivent porter une attention particulière à leurrespiration. Pour les aider, vous devez mettre au point un prototype qui donne des informations sur lacapacité pulmonaire d’un individu.
Votre tâcheVous devez concevoir et fabriquer un spiromètre. Cet appareil permet d’évaluer le volume d’air expiré par un individu à la suite d’une très grande inspiration. N’oubliez pas de respecter les exigences du cahierdes charges.
Cerner le problème
1. Reformulez dans vos mots le problème posé. Quelle fonction précise l’objet techniquedoit-il remplir ?
2. Consultez attentivement le cahier des charges suivant. L’objet technique que vousconcevrez et fabriquerez doit s’y conformer.
Cahier des charges
• L’appareil doit tenir compte du volume d’air expiré. Le résultat devra être chiffré et facile à lire ;
• Les pièces doivent être étanches afin de ne pas laisser l’air s’échapper ;
• L’appareil doit être réutilisable et facile d’emploi ;
• L’appareil doit être portatif ;
• L’appareil doit être hygiénique, c’est-à-dire comporter des embouchures amovibles, nettoyables ou jetables ;
• L’appareil doit être démontable pour en faciliter la réparation.
Pour fabriquer le spiromètre, votre enseignante ou votre enseignant mettra les matériauxsuivants à votre disposition :
• Un entonnoir avec ourlet (diamètre de 90 mm)
• Des pièces de bois
• Un fil de fer (cintre)
• Des vis
• Quatre membranes élastiques (ballons de caoutchouc)
• Du papier cartonné
• Du ruban adhésif
• Un collet de métal de 46,04 mm à 69,85 mm (1 13/16 po à 2 3/4 po)
• Un collet de métal de 7,94 mm à 12,7 mm(5/16 po à 1/2 po)
• Des élastiques
• Un tuyau de caoutchouc
• ________________________________________
• ________________________________________
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 16ATS
NOM : GROUPE : DATE : Fiche 8.72/10
Élaborer le plan d’action
A. La recherche et le choix d’une solution
3. a) Réfléchissez d’abord individuellement aux différentes façons qui vous permet-traient de mesurer ou de donner des informations sur la capacité pulmonaire d’unindividu. Pour ce faire, vous devrez d’abord recueillir l’air qu’une personne expire,puis donner un résultat qui tient compte du volume d’air expiré.
b) Imaginez ensuite différentes formes d’appareil qui pourraient remplir cette fonction.
c) Sur des feuilles de brouillon, réalisez deux croquis qui représenteront l’objettechnique.
d) En dyade, mettez en commun vos croquis et choisissez celui qui convient le mieuxà l’objet à concevoir, puis validez-le au regard du cahier des charges.
e) Dans l’encadré ci-dessous, reproduisez le croquis que vous avez choisi enl’améliorant, au besoin, en y ajoutant l’une ou l’autre des caractéristiquesintéressantes relevées dans les autres croquis.
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
17
Fiche 8.73/10
ATS
B. Le schéma de principe
4. Examinez votre croquis et répondez aux questions suivantes.
a) Quelles sont les composantes de votre spiromètre?
b) Décrivez les fonctions des composantes de l’objet technique.
c) Quels mouvements effectuent les pièces de votre appareil ?
d) En vous référant aux réponses précédentes, expliquez le fonctionnement global devotre prototype. N’oubliez pas d’utiliser un langage scientifique et technologiqueadéquat.
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
18
Fiche 8.74/10
ATS
5. Dans l’encadré ci-dessous, réalisez le schéma de principe de l’objet choisi. Indiquezclairement les parties, les mouvements et les forces en action.
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
19
Fiche 8.75/10
ATS
Élément de liaison Pièces reliées Type de liaison Explications
Directe ou indirecte
Démontable ou indémontable
Rigide ou élastique
Complète ou partielle
Directe ou indirecte
Démontable ou indémontable
Rigide ou élastique
Complète ou partielle
Directe ou indirecte
Démontable ou indémontable
Rigide ou élastique
Complète ou partielle
Directe ou indirecte
Démontable ou indémontable
Rigide ou élastique
Complète ou partielle
C. Le choix des matériaux et le schéma de construction
6. À l’aide de votre croquis et de votre schéma de principe, répondez aux questionssuivantes.
a) Quels matériaux utiliserez-vous pour fabriquer les pièces de votre spiromètre?
b) Décrivez les éléments de liaison du spiromètre. Remplissez le tableau ci-dessousen indiquant si la liaison est :
• directe ou indirecte ; • démontable ou indémontable ;
• rigide ou élastique ; • complète ou partielle.
Écrivez d’abord le nom des éléments de liaison. Précisez entre quelles parties duspiromètre se fait la liaison. Encerclez ensuite le type de liaison dont il est questionet expliquez votre réponse.
c) Quelle échelle avez-vous utilisée pour représenter l’objet technique?
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NOM : GROUPE : DATE :
20
Fiche 8.76/10
ATS
7. Dans l’encadré ci-dessous, dessinez le schéma de construction de votre prototype.N’oubliez pas la légende des matériaux.
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
Concrétiser le plan d’action
8. En travaillant de façon sécuritaire, construisez en atelier le prototype que vous avezimaginé.
9. Durant la fabrication de votre spiromètre, notez les modifications que vousapporterez à votre croquis de départ ou à votre schéma de principe. Justifiez cesmodifications.
La mise à l’essai du prototype
10. Répondez aux questions suivantes en encerclant la bonne réponse. Si cette réponseest «non», précisez les modifications nécessaires qui permettraient de résoudre leproblème.
a) L’appareil informe-t-il l’individu sur sa capacité pulmonaire? Oui ou Non
Modification nécessaire :
b) L’appareil est-il démontable? Oui ou Non
Modification nécessaire :
c) L’appareil est-il étanche? Oui ou Non
Modification nécessaire :
d) L’appareil est-il portatif ? Oui ou Non
Modification nécessaire :
e) L’appareil est-il hygiénique? Oui ou Non
Modification nécessaire :
f) L’appareil se nettoie-t-il facilement? Oui ou Non
Modification nécessaire :
g) L’appareil est-il facile à utiliser ? Oui ou Non
Modification nécessaire :
h) L’appareil est-il réutilisable? Oui ou Non
Modification nécessaire :
21
Fiche 8.77/10
ATS
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
11. Écrivez le mode d’emploi de votre prototype.
12. Validez votre prototype en le mettant à l’essai.
À l’aide des tableaux suivants, compilez les résultats de la mise à l’essai selon lesfacteurs qui peuvent influer sur la capacité pulmonaire. Notez ensuite tous lesproblèmes relevés et les modifications que vous comptez apporter à votre prototype.Au besoin, utilisez une feuille supplémentaire que vous joindrez en annexe.
22
Fiche 8.78/10
ATS
Tableau 1 La capacité pulmonaire d’une même personne
Essai Valeur enregistrée Conclusion Modification nécessaire
1
2
3
Tableau 2 La capacité pulmonaire de différentes personnes
Personne Valeur enregistrée Conclusion Modification nécessaire
1
2
3
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NOM : GROUPE : DATE :
23
Fiche 8.79/10
ATS
Tableau 3 La capacité pulmonaire et le sexe de différentes personnes
Tableau 4 La capacité pulmonaire et l’âge de différentes personnes
Tableau 5 La capacité pulmonaire et la taille de différentes personnes
Personne Sexe Valeur enregistrée Conclusion Modification nécessaire
1
2
3
4
Personne Âge Valeur enregistrée Conclusion Modification nécessaire
1
2
3
Personne Taille Valeur enregistrée Conclusion Modification nécessaire
1
2
3
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
L’analyse des résultats
13. Reportez-vous à la question 10.
a) Votre prototype respecte-t-il les exigences du cahier des charges?
b) Si votre prototype ne respecte pas les exigences du cahier des charges, quelsdéfauts avez-vous observés? Proposez des explications aux faiblesses de votreprototype.
c) Décrivez l’ensemble des améliorations que vous devriez apporter à votre prototypepour qu’il convienne le mieux possible à l’utilisation prévue et qu’il satisfasse auxexigences du cahier des charges.
14. À partir des résultats obtenus à la question 12, si vous en aviez la possibilité, quellesmodifications apporteriez-vous à votre spiromètre pour l’améliorer?
15. Votre prototype permet-il d’enregistrer la capacité pulmonaire réelle ? Expliquez leslimites de votre prototype.
24
Fiche 8.710/10
ATS
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
Le modèle d’un spiromètre
Le croquis du spiromètre
Le schéma de principe du spiromètre
NOM : GROUPE : DATE :
25
Fiche 8.81/6
ATS
Panneau latéral
Échelle graduée
Aiguille
Entonnoir
Panneau latéral
Embout cartonné
Tuyau
Ballon decaoutchouc
Support
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
Le schéma de construction du spiromètre
26
Fiche 8.82/6
ATS
Vis n° 8 (35 mm)
Pièce de bois de 280 mm x 140 mm x 10 mm
Papier cartonné de 260 mm x 10 mm
Fil de fer (cintre)400 mm x ø 2 mm
Pièce de bois de 280 mm x 140 mm x 10 mm
Échelle 1 : 4
Entonnoir avecourlet de ø 90 mm
Membrane de caoutchouc
Collet de métal de 46,04 mm à 69,85 mm(1 13/16 po à 2 3/4 po)
Papier cartonné
Tuyau decaoutchouc
Collet de métal de 7,94 mm à 12,7 mm(5/16 po à 1/2 po)
Pièce de bois 280 mm x 280 mm x 10 mm
Vis n° 8 (35 mm)
Vis n° 8 (35 mm)
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
27
Fiche 8.83/6
ATS
N°/pièce Désignation Quantité Matériau Spécifications
1 Support 1 Bois (MDF) 280 mm x 280 mm x 10 mm
Schéma Outils Opérations
1re étapeLe perçage d’un trou au centre de la pièce
2e étapeLa coupe d’une entaille d’un côté de la pièceau centre
3e étapeLe perçage de deux trous de chaque côtéde la pièce
• Règle
• Crayon
• Scie à ruban
• Ponceuse
• Perceuse à colonne
• Foret de 14 mm
• Foret de 3 mm
• Reporter les mesures spécifiéesde la pièce sur une planche deMDF de 10 mm d’épaisseur.
• Découper la pièce à l’aide d’unescie à ruban.
• Tracer les lignes d’axe quiindiquent le centre de laplanche (140 mm x 140 mm).
• Percer un trou à l’aide d’un foretde 14 mm sur toute l’épaisseur(10 mm).
• Tracer une entaille de 14 mm delargeur (diamètre du trou) d’uncôté de la pièce au centre.
• Découper l’entaille à l’aide dela scie à ruban.
• Placer le côté entaillé vers lehaut. Reporter les mesures spé-cifiées de l’emplacement des visde chaque côté de la pièce.
• Percer quatre trous à l’aide d’unforet de 3 mm.
• Poncer la pièce au besoin.
La gamme de fabrication du spiromètre
Page : 1/5 Échelle : 1 : 9 SpiromètreApplications technologiques
et scientifiques
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
28
Fiche 8.84/6
ATS
N°/pièce Désignation Quantité Matériau Spécifications
2 Panneau latéral 2 Bois (MDF) 280 mm x 140 mm x 10 mm
Schéma Outils Opérations
• Règle
• Crayon
• Scie à ruban
• Ponceuse
• Perceuse à colonne
• Foret de 3 mm
• Foret de 5 mm
• Reporter les mesures spécifiéessur une planche de MDFde 10 mm d’épaisseur.
• Découper les deux pièces àl’aide d’une scie à ruban.
• Reporter les mesures spécifiéesde l’emplacement des deux vissur une face de la pièce.
• Percer deux trous à traverschaque pièce à l’aide d’un foret de 5 mm.
• Sur la largeur d’une des deuxpièces, à l’opposé des deuxtrous précédents, reporter les mesures spécifiées del’emplacement d’une autre vis (tracer à 5 mm de l’extrémitéet au centre de la largeur).
• Percer à l’aide d’un foretde 3 mm.
• Poncer les pièces au besoin.
La gamme de fabrication du spiromètre
Page : 2/5 Échelle : 1 : 9 SpiromètreApplications technologiques
et scientifiques
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
29
Fiche 8.85/6
ATS
N°/pièce Désignation Quantité Matériau Spécifications
3 Aiguille 1 Cintre de fer
400 mm x 2 mm (diamètre)
Schéma Outils Opérations
• Règle
• Crayon
• Ciseaux à métal
• Pince à long bec
• Reporter les mesures spécifiéesde l’aiguille sur le cintrepréalablement déplié.
• À l’aide d’une pince à long bec,fabriquer un anneau à l’une des extrémités de l’aiguille quipourra retenir la tête d’une vis.
La gamme de fabrication du spiromètre
Page : 3/5 Échelle : 1 : 9 SpiromètreApplications technologiques
et scientifiques
N°/pièce Désignation Quantité Matériau Spécifications
3 Échelle graduée 1 Papiercartonné
260 mm x 10 mm
Schéma Outils Opérations
• Règle
• Crayon
• Ciseaux
• Reporter les mesures spécifiéesde l’échelle sur un papiercartonné.
• Graduer la pièce à des inter-valles de 10 mm, de 1 à 20.
La gamme de fabrication du spiromètre
Page : 4/5 Échelle : 1 : 9 SpiromètreApplications technologiques
et scientifiques
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
NOM : GROUPE : DATE :
30
Fiche 8.86/6
ATS
N°/pièce Désignation Quantité Matériau Spécifications
Assemblage de l’appareil
Ballon, emboutscartonnés, tuyaude caoutchouc,
entonnoir
Schéma Outils Opérations
• Ciseaux
• Tournevis
• Étirer un ballon decaoutchouc afin de pouvoircouper son extrémité. Couperl’extrémité.
• Étirer le ballon et placer lamembrane obtenue autour de la grande ouverture del’entonnoir.
• Fixer la membrane autour de l’entonnoir à l’aide d’un ou deux élastiques.
• Installer le collet sur l’élas-tique en évitant de percer lamembrane.
• Installer le tuyau decaoutchouc dans la petiteouverture de l’entonnoir.
• Fixer le tuyau à l’aide dusecond collet.
• Placer l’embout cartonné àl’autre extrémité du tuyau de caoutchouc.
• Assembler les panneaux dechaque côté du support àl’aide de vis.
• Insérer l’entonnoir dansl’entaille du support de façonà ce qu’il soit à l’intérieur du« U » formé par les trois piècesde bois.
• Fixer l’aiguille sur l’une desextrémités de l’un des pan-neaux.
• Fixer l’échelle graduée surl’autre panneau en vousassurant que le repère zérodébute à l’extrémité mobilede la tige de fer près de lamembrane de caoutchouc.
La gamme de fabrication du spiromètre
Page : 4/5 Échelle : 1 : 9 SpiromètreApplications technologiques
et scientifiques
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 31
Fiche8.9
NOM : GROUPE : DATE :
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SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 32ATS
NOM : GROUPE : DATE :
Réseau de concepts
À l’aide de la banque de mots, complétez le réseau de concepts.
• Aire de la surface
• Alvéoles
• Augmente
• Basse
• Bronches
• Bronchioles
• Capacité
pulmonaire
• Compressibles
• Diffusion
• Diminue
• Force appliquée
• Fosses nasales
• Gaz
• Haute
• Incompressibles
• Inversement
proportionnelle
• Larynx
• Liquides
• P =
• Pharynx
• Poumons
• Respiratoire
• Spiromètre
• Trachée
Banque de mots à utiliser
peuvent être dépend de
comme les
Dans un sytème fermé, la pression
est
au volume : lorsque le volume
,
la pression
.
Dans un sytème ouvert, les gaz se
déplacent d’un milieu de
pression
vers un mileu de
pression.
et se déroule dans le système dont la
un
Ce phénomène se nomme
qui est composé de
est mesurée avec
selon l’équation
comme les
Les fluides La pression
•
•
•
•
•
•
•
•
Fiche8.10
FA
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 33 ATS
Fiche8.1
NOM : GROUPE : DATE :
Retour sur les savoirs
Les fluides
1. Entourez l’énoncé qui ne représente pas un fluide.
a) J’ai une forme définie.
b) Je peux m’écouler dans toutes les directions.
c) Je peux être un liquide.
d) J’adopte la forme de mon contenant.
2. Sous quelle(s) forme(s) se trouvent les fluides compressibles?
3. Donnez trois exemples de fluides compressibles.
4. Indiquez si les substances suivantes sont ou non des fluides. Si elles sont des fluides,indiquez si elles sont compressibles ou incompressibles. Cochez la ou les casesappropriées.
5. Pour chaque paire d’énoncés, soulignez celui qui décrit une situation où la pressionexercée est la plus forte.
a) Luc marche dans la neige en bottes. Luc marche sur la neige en raquettes.
b) Une force de 3 N appliquée avec un Une force de 3 N appliquée avec la doigt. main ouverte.
c) Un plongeur nage sous 10 m d’eau. Un plongeur nage sous 20 m d’eau.
d) Une bonbonne contient 5 kg de gaz. La même bonbonne contient 10 kg du même gaz.
6. a) Qu’est-ce que la diffusion?
Fiche 8.111/3
Dioxyde de carbone (CO2)
Farine
Essence ordinaire
Vinaigre
Sable
Vapeur d’eau
Air
Sucre
Eau
Substance Fluide Non fluide Compressible Incompressible
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 34ATS
b) Dans laquelle ou lesquelles des situations décrites à la question 5 le phénomène dediffusion joue-t-il un rôle? Justifiez votre réponse.
Le système respiratoire
7. Identifiez les structures du système respiratoire.
8. Décrivez ce qu’il advient du diaphragme, des côtes, des muscles intercostaux et dudéplacement de l’air lors d’une inspiration.
9. Dans quelle partie du système respiratoire les échanges gazeux se produisent-ils ?
Fiche8.1
NOM : GROUPE : DATE : Fiche 8.112/3
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 35 ATS
Fiche8.1
NOM : GROUPE : DATE :
10. Si nous sommes touchés par une extinction de voix, quelle partie du systèmerespiratoire est principalement affectée?
11. a) Le schéma suivant illustre une alvéole remplie d’air inspiré. À l’aide de flèches,représentez les échanges gazeux entre l’alvéole et le capillaire.
b) Représentez par une flèche rouge le sens du déplacement des molécules de dioxygène.
c) Représentez par une flèche bleue le sens du déplacement des molécules de dioxyde de carbone.
d) Justifiez les déplacements suivants en utilisant le principe de diffusion.
1. Le déplacement du dioxygène :
2. Le déplacement du dioxyde de carbone :
La capacité pulmonaire et le rythme respiratoire
12. Qu’est-ce que la capacité pulmonaire?
13. Quel appareil sert à mesurer la capacité pulmonaire?
14. Quels facteurs peuvent influencer la capacité respiratoire?
Fiche 8.113/3
Alvéole
Capillairesanguin
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 36ATS
Corrigé de la fiche
1/3
8.11
Retour sur les savoirs
Les fluides
1. Entourez l’énoncé qui ne représente pas un fluide.
a) J’ai une forme définie.
b) Je peux m’écouler dans toutes les directions.
c) Je peux être un liquide.
d) J’adopte la forme de mon contenant.
2. Sous quelle(s) forme(s) se trouvent les fluides compressibles?
3. Donnez trois exemples de fluides compressibles.
4. Indiquez si les substances suivantes sont ou non des fluides. Si elles sont des fluides,indiquez si elles sont compressibles ou incompressibles. Cochez la ou les casesappropriées.
5. Pour chaque paire d’énoncés, soulignez celui qui décrit une situation où la pressionexercée est la plus forte.
a) Luc marche dans la neige en bottes. Luc marche sur la neige en raquettes.
b) Une force de 3 N appliquée avec un Une force de 3 N appliquée avec la doigt. main ouverte.
c) Un plongeur nage sous 10 m d’eau. Un plongeur nage sous 20 m d’eau.
d) Une bonbonne contient 5 kg de gaz. La même bonbonne contient 10 kg du même gaz.
6. a) Qu’est-ce que la diffusion?
Dioxyde de carbone (CO2)
Farine
Essence ordinaire
Vinaigre
Sable
Vapeur d’eau
Air
Sucre
Eau
Substance Fluide Non fluide Compressible Incompressible
Ils se trouvent sous une forme gazeuse.
Réponses variables. Exemples : air, dioxygène, vapeur d’eau, hélium, etc.
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
✓
C’est le phénomène selon lequel un fluide (un gaz) se déplace d’un milieu de
haute pression vers un milieu de plus basse pression.
SYNERGIE • Avoir du souffleReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 37 ATS
Corrigé de la fiche
2/3
8.11
b) Dans laquelle ou lesquelles des situations décrites à la question 5 le phénomène dediffusion joue-t-il un rôle? Justifiez votre réponse.
Le système respiratoire
7. Identifiez les structures du système respiratoire.
8. Décrivez ce qu’il advient du diaphragme, des côtes, des muscles intercostaux et dudéplacement de l’air lors d’une inspiration.
9. Dans quelle partie du système respiratoire les échanges gazeux se produisent-ils ?
Diaphragme
Poumons
Trachée
Pharynx
Alvéoles
Bronches
Fosses nasales
Bronchioles
Lors d’une inspiration, le diaphragme s’abaisse et la contraction des muscles
intercostaux provoque le soulèvement des côtes. Ces mouvements font augmenter
le volume de la cage thoracique, ce qui crée une diminution de pression dans les
poumons et provoque le déplacement de l’air de l’extérieur vers l’intérieur des
poumons.
Dans les alvéoles pulmonaires.
Dans les situations a, b et d, parce qu’il s’agit de variations de volume impliquant
un gaz dans des systèmes ouverts.
SYNERGIE • Avoir du souffle Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 38ATS
Corrigé de la fiche
3/3
8.11
10. Si nous sommes touchés par une extinction de voix, quelle partie du systèmerespiratoire est principalement affectée?
11. a) Le schéma suivant illustre une alvéole remplie d’air inspiré. À l’aide de flèches,représentez les échanges gazeux entre l’alvéole et le capillaire.
b) Représentez par une flèche rouge le sens du déplacement des molécules de dioxygène.
c) Représentez par une flèche bleue le sens du déplacement des molécules de dioxyde de carbone.
d) Justifiez les déplacements suivants en utilisant le principe de diffusion.
1. Le déplacement du dioxygène :
2. Le déplacement du dioxyde de carbone :
La capacité pulmonaire et le rythme respiratoire
12. Qu’est-ce que la capacité pulmonaire?
13. Quel appareil sert à mesurer la capacité pulmonaire?
14. Quels facteurs peuvent influencer la capacité respiratoire?
Alvéole
Capillairesanguin
Flèche rouge Flèche bleue
Le larynx, là où sont situées les cordes vocales.
Il y a plus de dioxygène dans l’air inspiréprésent dans l’alvéole que dans les capillaires sanguins. Ainsi, le dioxygènese diffuse des alvéoles vers les capillaires sanguins.
Dans les capillaires sanguins despoumons, il y a plus de dioxyde de carbone provenant de la respirationcellulaire qu’il n’y en a dans l’air inspiré présent dans l’alvéole. Ainsi, ledioxyde de carbone sort des capillaires et se diffuse vers l’alvéole pour êtreévacué par l’expiration.
La capacité pulmonaire est le volume maximum d’air pouvant être inspiré.
Le spiromètre.
Le sexe, l’âge, l’état de santé, l’hygiène pulmonaire, l’hérédité et la taille.
Documents reproductibles
SAVOIRSFiches
Applications technologiques et scientifiques
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 30ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
Le système respiratoire
La double fonction du système respiratoire
1. Le système respiratoire a une double fonction :
• Première fontion :
• Deuxième fonction :
L’anatomie du système respiratoire
2. Complétez le schéma suivant en y inscrivant les différentes parties du systèmerespiratoire.
3. Muscle qui a aussi une fonction dans la respiration :
SAVOIRS
S 15
Chapitre 2 • L’univers vivantSection 2 • La fonction de nutrition, p. 89 à 95
1/3
SAVOIRS
1/3
NOM : GROUPE : DA TE :
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 31 ATS
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
Les voies respiratoires
4. Tableau synthèse des voies respiratoires.
Les poumons
5. Complétez les phrases suivantes.
Les poumons, gauche et droit, abritent les et les
. Ils sont enveloppés par une double membrane, nommée
, qui adhère aux parois de la cage thoracique et au diaphragme.
S 15 2/3
Description et rôleParties des voies respiratoires
Deux cavités, tapissées de poils, de cils et de glandes à mucus,présentes dans le nez.
Rôle de ces cavités :
À la fois une voie respiratoire et .
Organe fait principalement de cartilage qui contient les
.
Située devant l’œsophage et constituée d’anneaux de cartilage, sasurface interne est recouverte d’un mucus et de petits cils vibratiles.
Rôle du mucus :
Rôle des cils vibratiles :
Au nombre de , conduits formés de la division de la
trachée qui pénètrent directement dans les poumons droit et gauche.
Constituées, comme la trachée, d’anneaux de cartilage et
munies de cils et de glandes à
.
Elles se divisent en .
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 32ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
6. Tableau synthèse des poumons.
La physiologie du système respiratoire
7. Les mouvements qui permettent à l’air d’entrer dans les poumons et d’en sortir
surviennent en deux étapes : et .
8. Tableau synthèse des mouvements respiratoires.
Les échanges gazeux
9. Le dioxygène et le dioxyde de carbone traversent les parois des alvéoles. Ils passent
d’un milieu où la concentration en gaz est grande vers un milieu où la concentration
en gaz est faible. Nom donné à ce phénomène :
10. Lors des échanges gazeux au niveau des alvéoles :
• le dioxygène contenu dans l’air inspiré diffuse à travers les minces parois des
jusqu’aux ;
• le dioxyde de carbone diffuse des vers les
et est éliminé au moment de l’expiration.
SAVOIRS
S 15 3/3
Inspiration ExpirationOrganes ou facteurs à
l’œuvre dans la respiration
Côtes et sternum
Diaphragme
Volume du thorax etdes poumons
Pression de l’air dansles poumons
Déplacement de l’air
SAVOIRS
3/3
DescriptionParties des poumons
Ramifications des bronches qui se terminent par une
grappe .
Au nombre de 300 millions, elles permettent les échanges gazeux
grâce à
et grâce au .
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 102ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
La pression
1. Définition de pression :
2. a) Complétez la formule pour calculer la pression :
b) N est le symbole de l’unité représentant un .
c) m2 est le symbole de l’unité représentant un .
d) N/m2 est donc le symbole de l’unité représentant un .
3. a) L’unité de pression dans le système métrique international est le .
Son symbole : .
b) Un pascal correspond à la pression générée par une force de newton
agissant sur une surface de .
c) Pour mesurer de grandes pressions, par exemple la pression atmosphérique à la
surface de la Terre, on utilise plutôt le , qui équivaut à
Pa.
d) Nommez deux autres unités de mesure de la pression avec leur abréviation.
•
•
4. Pour passer d’une unité de mesure à l’autre, on se base sur les équivalences suivantes,qui représentent les valeurs de la pression atmosphérique normale mesurée au niveaude la mer.
kPa = mm de Hg = atm
SAVOIRS
S 52
Chapitre 3 • L’univers matérielSection 4 • Les fluides, p. 279 à 286
1/2
=P =
F =
A =
ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 103
Les facteurs qui influencent la valeur de la pression
5. Tableau synthèse des facteurs qui influencent la valeur de la pression.
La pression et la théorie particulaire
6. a) Définition de fluide :
b) Tous les et les sont des fluides.
c) Lorsque les particules d’un fluide entrent en contact avec les parois du récipient
qui le contient, elles y exercent une ou une . Plus
il y aura de ou de contacts avec les parois du récipient, plus la
exercée par le fluide sera .
7. a) C’est la qui cause le déplacement des fluides.
b) Les fluides se déplacent toujours d’une zone où la pression est
vers une zone où la pression est .
c) Pour les fluides gazeux, ce phénomène porte le nom de .
SAVOIRS
S 52 2/2
Relation entre la pression et l’aire (surface) sur laquelle la force s’applique
Relation entre la pression et la force appliquée
Relationmathématique
Explication
Diagramme
Pour une même force :
• Plus la surface est grande, plus la
pression est .
• Plus la surface est petite, plus la
pression est .
La pression varie de façon
à la surface où la force est appliquée.
La pression varie de façon
à la force appliquée.
Pour une même surface :
• Plus la force est grande, plus la
pression est .
• Plus la force est petite, plus la
pression est .
La pression en fonction de l'aire La pression en fonction de la force
Pres
sio
n (P
a)
Aire (m2)
Pres
sio
n (P
a)
Force (N)
ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
Les fluides compressibles et incompressibles
1. Définition de compressibilité :
2. Utilité de la compressibilité des gaz dans la vie de tous les jours :
3. Tableau synthèse des fluides compressibles et incompressibles.
4. Lorsqu’on exerce une pression sur un fluide incompressible, il y a transmission
de la force d’une particule à l’autre à l’intérieur de la substance. Ce phénomène force
le liquide à ou à
.
SAVOIRS
S 53
Chapitre 3 • L’univers matérielSection 4 • Les fluides, p. 286 et 287
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 104
Fluide Fluide Type de fluide
État du fluide
Espace disponibleentre les particulesselon le type de fluide.
Effet d’une force surles particules selonle type de fluide.
Effet d’une force surle volume selon letype de fluide.
ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 105
La relation entre pression et volume
1. Tableau synthèse de la relation entre la pression et le volume d’un fluidecompressible.
2. Complétez la phrase suivante.
À constante, la pression d’une quantité donnée de
gaz varie de façon au volume occupé par le gaz,
et vice versa.
3. Complétez le diagramme suivant, qui illustre la relation entre la pression d’un gaz et le volume qu’il occupe.
SAVOIRS
S 54
Chapitre 3 • L’univers matérielSection 4 • Les fluides, p. 287 et 288
Représentation à l’aide du modèleparticulaire
Conséquence surles particules
Il y a de
collisions entre les particules et les
parois du contenant.
Il y a de
collisions entre les particules et les
parois du contenant.
Pression exercéepar le gaz
La pression exercée par le gaz est
.
La pression exercée par le gaz est
.
Pres
sio
n (P
a)
Volume (L)
La pression d’un gaz en fonction de son volume
Le fluide compressible (gaz) occupe un grand volume
Le fluide compressible (gaz) occupe un petit volume
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
Le tracé géométrique
1. Définition de tracé géométrique :
2. Complétez les phrases suivantes.
Le tracé géométrique nécessite généralement l’utilisation ,
mais il peut également être réalisé sous la forme d’un .
Il comporte toujours des .
3. a) Le matériel nécessaire pour la réalisation du tracé géométrique :
b) Indiquez dans les cases le nom du matériel utilisé pour réaliser le tracégéométrique. Faites votre choix parmi les instruments suivants : crayon à mine 2H, crayon à mine HB, équerre de 45°, gabarit de cercle ou compas.
4. Utilité du cartouche au bas d’un dessin technique :
NOM : GROUPE : DA TE :
117
SAVOIRS
S 60
Chapitre 4 • L’univers technologiqueSection 1 • Le langage des lignes, p. 327
ATS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 118ATS
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
S 61
Les formes de représentation : le croquis et le dessin technique
1. Définition de croquis :
2. À quoi sert le dessin technique?
3. Complétez les phrases suivantes.
se veut une ébauche, un dessin approximatif, une sorte de
prélude au dessin technique. Pour sa part, doit être fait à
l’aide d’instruments de dessin ou à l’ordinateur. Il fournit, ,
tous les renseignements précis qui concernent .
4. Trois instruments de dessin utilisés en dessin technique :
•
•
•
5. Identifiez le croquis et le dessin technique.
Chapitre 4 • L’univers technologiqueSection 1 • Le langage des lignes, p. 324
a) b)
Les standards et représentations : les schémas et les symboles
Les schémas
1. Définition de schéma de principe :
2. Éléments qu’on trouve dans un schéma de principe :
a) ;
b) ;
c) .
3. Complétez les phrases suivantes.
Dans un schéma de principe, on indique les et
les en utilisant des symboles normalisés. Le
schéma de principe n’a pas à être fait .
4. Dans le schéma de principe suivant d’une dégrafeuse, indiquez dans les cases si leséléments pointés sont des pièces, des mouvements ou des forces.
5. Définition de schéma de construction :
6. Éléments qu’on trouve dans un schéma de construction :
a) ;
b) ;
c) ;
d) .
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
S 73
Chapitre 4 • L’univers technologiqueSection 1 • Le langage des lignes, p. 343 à 349
1/4
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 132ATS
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 133 ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
7. Complétez le tableau suivant, qui présente les étapes à suivre pour tracer un schémade construction.
Les symboles
8. Complétez la phrase suivante.
Dans les schémas de principe et les schémas de construction, on utilise des
pour indiquer les types de ,
les types de et les types de
qui entrent en jeu dans la conception et la construction de l’objet technique.
SAVOIRS
S 73 2/4
Plastique de protection
RivetLevier supérieur
Acier
Plastique
Vue de face
Rivet Liaison complète
Rivet
Levier inférieur
Rivet
Pivot
Acier
Pivot
Acier
Plastique
Ressort à action angulaire
Vue de haut
Échelle 1 : 2
Étapes
1.
2.
3.
4.
Exemples
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
9. Complétez le tableau suivant.
Les symboles normalisés pour représenter les types de forces
10. Complétez le tableau suivant.
Les symboles normalisés pour représenter les types de mouvements
NOM : GROUPE : DA TE :
134ATS
SAVOIRS
S 73 3/4
Types de forces
Types de mouvements
Symboles normalisés
Symboles normalisés
Types de forces
Types de mouvements
Symboles normalisés
Symboles normalisés
Force qui a tendance àplier un objet
Force qui a tendance àétirer un objet ou àéloigner deux objets
Force qui a tendance àcomprimer un objet ou àrapprocher deux objets
Mouvement décrivant une trajectoire rectilignedans une seule et mêmedirection
Force qui a tendance àcouper ou à déchirer unobjet
Force qui a tendance àtordre un objet
Mouvement décrivantune trajectoire rectilignedans les deux directions
Mouvement décrivantune trajectoire circulairedans un seul et mêmesens
Mouvement décrivantune trajectoire circulairedans les deux sens
Mouvement décrivantune trajectoire en hélice bidirectionnelle
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. 135 ATS
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
S 73 4/4
11. Complétez le tableau suivant.
Les symboles normalisés pour représenter les types de liaisons
12. Complétez le tableau suivant.
Les symboles normalisés en électricité
Composantes électriques
Types de liaisons
Symboles normalisés
Composantes électriquesSymboles
normalisés
Symboles normalisés Types de liaisons Symboles normalisés
Deux pièces sont liées.Rien ne bouge.
Deux surfaces planessont liées. Rien nebouge.
Le mouvement est libreen rotation.
Documents reproductibles
SAVOIRSFiches
CORRIGÉ
Applications technologiques et scientifiques
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C30ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
Le système respiratoire
La double fonction du système respiratoire
1. Le système respiratoire a une double fonction :
• Première fontion :
• Deuxième fonction :
L’anatomie du système respiratoire
2. Complétez le schéma suivant en y inscrivant les différentes parties du systèmerespiratoire.
3. Muscle qui a aussi une fonction dans la respiration :
SAVOIRS
S 15
Chapitre 2 • L’univers vivantSection 2 • La fonction de nutrition, p. 89 à 95
1/3
SAVOIRS
1/3
Approvisionner les cellules de l’organisme en dioxygène pour qu’elles
puissent effectuer la combustion cellulaire.
Éliminer le dioxyde de carbone, un déchet toxique produit par la
combustion cellulaire.
Fosses nasales
Larynx
Trachée
Bronche
Poumon droit
Bronchiole
Alvéoles
Diaphragme
Pharynx
Poumon gauche
Le diaphragme.
C O R R I G É
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C31 ATS
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
Les voies respiratoires
4. Tableau synthèse des voies respiratoires.
Les poumons
5. Complétez les phrases suivantes.
Les poumons, gauche et droit, abritent les et les
. Ils sont enveloppés par une double membrane, nommée
, qui adhère aux parois de la cage thoracique et au diaphragme.
S 15 2/3
Description et rôleParties des voies respiratoires
Deux cavités, tapissées de poils, de cils et de glandes à mucus,présentes dans le nez.
Rôle de ces cavités :
À la fois une voie respiratoire et .
Organe fait principalement de cartilage qui contient les
.
Située devant l’œsophage et constituée d’anneaux de cartilage, sasurface interne est recouverte d’un mucus et de petits cils vibratiles.
Rôle du mucus :
Rôle des cils vibratiles :
Au nombre de , conduits formés de la division de la
trachée qui pénètrent directement dans les poumons droit et gauche.
Constituées, comme la trachée, d’anneaux de cartilage et
munies de cils et de glandes à
.
Elles se divisent en .
Fosses nasales
Pharynx
Larynx
Trachée
Bronches
Filtrer l’air, le réchauffer et l’humidifier.
digestive
cordes vocales
Emprisonner les poussières présentes dans
l’air que nous respirons.
Repousser les poussières vers le haut
pour protéger les poumons.
deux
vibratiles
mucus
bronches secondaires
bronchioles
alvéoles
plèvre
C O R R I G É
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C32ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
6. Tableau synthèse des poumons.
La physiologie du système respiratoire
7. Les mouvements qui permettent à l’air d’entrer dans les poumons et d’en sortir
surviennent en deux étapes : et .
8. Tableau synthèse des mouvements respiratoires.
Les échanges gazeux
9. Le dioxygène et le dioxyde de carbone traversent les parois des alvéoles. Ils passent
d’un milieu où la concentration en gaz est grande vers un milieu où la concentration
en gaz est faible. Nom donné à ce phénomène :
10. Lors des échanges gazeux au niveau des alvéoles :
• le dioxygène contenu dans l’air inspiré diffuse à travers les minces parois des
jusqu’aux ;
• le dioxyde de carbone diffuse des vers les
et est éliminé au moment de l’expiration.
SAVOIRS
S 15 3/3
Inspiration ExpirationOrganes ou facteurs à
l’œuvre dans la respiration
Côtes et sternum
Diaphragme
Volume du thorax etdes poumons
Pression de l’air dansles poumons
Déplacement de l’air
SAVOIRS
3/3
DescriptionParties des poumons
Ramifications des bronches qui se terminent par une
grappe .
Au nombre de 300 millions, elles permettent les échanges gazeux
grâce à
et grâce au .
Ils s’abaissent au moment du
relâchement des muscles
intercostaux.
Ils se soulèvent au moment de
la contraction des muscles
intercostaux.
Il s’abaisse en se contractant. Il s’élève en se relâchant.
Il augmente. Il diminue.
Elle diminue. Elle augmente.
L’air entre. L’air sort.
La diffusion.
alvéoles capillaires
capillaires
alvéoles
Alvéoles
Bronchioles
d’alvéoles
leur membrane très mince et perméable
réseau de capillaires qui les recouvrent.
l’inspiration l’expiration
C O R R I G É
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C102ATS
La pression
1. Définition de pression :
2. a) Complétez la formule pour calculer la pression :
b) N est le symbole de l’unité représentant un .
c) m2 est le symbole de l’unité représentant un .
d) N/m2 est donc le symbole de l’unité représentant un .
3. a) L’unité de pression dans le système métrique international est le .
Son symbole : .
b) Un pascal correspond à la pression générée par une force de newton
agissant sur une surface de .
c) Pour mesurer de grandes pressions, par exemple la pression atmosphérique à la
surface de la Terre, on utilise plutôt le , qui équivaut à
Pa.
d) Nommez deux autres unités de mesure de la pression avec leur abréviation.
•
•
4. Pour passer d’une unité de mesure à l’autre, on se base sur les équivalences suivantes,qui représentent les valeurs de la pression atmosphérique normale mesurée au niveaude la mer.
kPa = mm de Hg = atm
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
S 52
Chapitre 3 • L’univers matérielSection 4 • Les fluides, p. 279 à 286
1/2
=P =
F =
A =
PA
FPression en N/m2
Force en N
Aire en m2
Mesure d’une force exercée sur une surface.
newton
mètre carré
newton par mètre carré
pascal
Pa
1
1 mètre carré
kilopascal (kPa)
1 000
Millimètres de mercure (mm de Hg)
Atmosphères (atm)
101,3 760 1
C O R R I G É
ATSSYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C103
NOM : GROUPE : DA TE :
Les facteurs qui influencent la valeur de la pression
5. Tableau synthèse des facteurs qui influencent la valeur de la pression.
La pression et la théorie particulaire
6. a) Définition de fluide :
b) Tous les et les sont des fluides.
c) Lorsque les particules d’un fluide entrent en contact avec les parois du récipient
qui le contient, elles y exercent une ou une . Plus
il y aura de ou de contacts avec les parois du récipient, plus la
exercée par le fluide sera .
7. a) C’est la qui cause le déplacement des fluides.
b) Les fluides se déplacent toujours d’une zone où la pression est
vers une zone où la pression est .
c) Pour les fluides gazeux, ce phénomène porte le nom de .
SAVOIRS
S 52 2/2
Relation entre la pression et l’aire (surface) sur laquelle la force s’applique
Relation entre la pression et la force appliquée
Relationmathématique
Explication
Diagramme
Pour une même force :
• Plus la surface est grande, plus la
pression est .
• Plus la surface est petite, plus la
pression est .
La pression varie de façon
à la surface où la force est appliquée.
La pression varie de façon
à la force appliquée.
Pour une même surface :
• Plus la force est grande, plus la
pression est .
• Plus la force est petite, plus la
pression est .
La pression en fonction de l'aire La pression en fonction de la force
Pres
sio
n (P
a)
Aire (m2)
Pres
sio
n (P
a)
Force (N)
Substance qui, n’ayant pas de forme définie, a la capacité de
s’écouler dans toutes les directions.
liquides gaz
différence de pression
force
collisions
pression grande
pression
élevée
basse
diffusion
faible
grande
grande
faible
inversement proportionnelle directement proportionnelle
C O R R I G É
ATS
Les fluides compressibles et incompressibles
1. Définition de compressibilité :
2. Utilité de la compressibilité des gaz dans la vie de tous les jours :
3. Tableau synthèse des fluides compressibles et incompressibles.
4. Lorsqu’on exerce une pression sur un fluide incompressible, il y a transmission
de la force d’une particule à l’autre à l’intérieur de la substance. Ce phénomène force
le liquide à ou à
.
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
S 53
Chapitre 3 • L’univers matérielSection 4 • Les fluides, p. 286 et 287
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C104
Fluide Fluide Type de fluide
État du fluide
Espace disponibleentre les particulesselon le type de fluide.
Effet d’une force surles particules selonle type de fluide.
Effet d’une force surle volume selon letype de fluide.
compressible
Gazeux Liquide
Relativement grand
Les particules se rapprochent.
Le volume diminue.
Les particules ne peuvent pas se
rapprocher.
Le volume ne change pas.
Petit
incompressible
Capacité de pouvoir diminuer de volume sous l’effet d’une
force.
Permet d’entreposer
de grands volumes de gaz dans des espaces restreints. Par exemple, on peut entreposer l’air
nécessaire à une plongée de plusieurs heures dans une petite bouteille que le plongeur
pourra transporter.
sortir du récipient
se déplacer le long d’un tube ou d’une canalisation
C O R R I G É
ATSSYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C105
NOM : GROUPE : DA TE :
La relation entre pression et volume
1. Tableau synthèse de la relation entre la pression et le volume d’un fluidecompressible.
2. Complétez la phrase suivante.
À constante, la pression d’une quantité donnée de
gaz varie de façon au volume occupé par le gaz,
et vice versa.
3. Complétez le diagramme suivant, qui illustre la relation entre la pression d’un gaz et le volume qu’il occupe.
SAVOIRS
S 54
Chapitre 3 • L’univers matérielSection 4 • Les fluides, p. 287 et 288
Représentation à l’aide du modèleparticulaire
Conséquence surles particules
Il y a de
collisions entre les particules et les
parois du contenant.
Il y a de
collisions entre les particules et les
parois du contenant.
Pression exercéepar le gaz
La pression exercée par le gaz est
.
La pression exercée par le gaz est
.
Pres
sio
n (P
a)
Volume (L)
La pression d’un gaz en fonction de son volume
Le fluide compressible (gaz) occupe un grand volume
Le fluide compressible (gaz) occupe un petit volume
température
inversement proportionnelle
moins plus
faible élevée
C O R R I G É
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
Le tracé géométrique
1. Définition de tracé géométrique :
2. Complétez les phrases suivantes.
Le tracé géométrique nécessite généralement l’utilisation ,
mais il peut également être réalisé sous la forme d’un .
Il comporte toujours des .
3. a) Le matériel nécessaire pour la réalisation du tracé géométrique :
b) Indiquez dans les cases le nom du matériel utilisé pour réaliser le tracégéométrique. Faites votre choix parmi les instruments suivants : crayon à mine 2H, crayon à mine HB, équerre de 45°, gabarit de cercle ou compas.
4. Utilité du cartouche au bas d’un dessin technique :
NOM : GROUPE : DA TE :
C117
SAVOIRS
S 60
Chapitre 4 • L’univers technologiqueSection 1 • Le langage des lignes, p. 327
ATS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
planche à dessin ;
té ;
feuille de dessin ou feuille blanche ;
ruban adhésif ;
crayon à mine 2H ;
crayon à mine HB ;
calculatrice (facultatif) ;
règle ordinaire ou triangulaire ;
gomme à effacer ;
bouclier ;
équerre de 45° ;
équerre de 30°-60° ;
gabarit de cercle ou compas.
Équerre de 45°
Gabarit de cercle ou
compas
Ensemble des lignes qui forment un dessin technique à
deux dimensions.
d’instruments de dessin
croquis
lignes de base
On y inscrit divers renseignements comme le titre et l’auteure ou l’auteur du tracé
géométrique, la date, le numéro du dessin et l’échelle utilisée.
Crayon à mine 2H
Crayon à mine HB
C O R R I G É
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C118ATS
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
S 61
Les formes de représentation : le croquis et le dessin technique
1. Définition de croquis :
2. À quoi sert le dessin technique?
3. Complétez les phrases suivantes.
se veut une ébauche, un dessin approximatif, une sorte de
prélude au dessin technique. Pour sa part, doit être fait à
l’aide d’instruments de dessin ou à l’ordinateur. Il fournit, ,
tous les renseignements précis qui concernent .
4. Trois instruments de dessin utilisés en dessin technique :
•
•
•
5. Identifiez le croquis et le dessin technique.
Chapitre 4 • L’univers technologiqueSection 1 • Le langage des lignes, p. 324
a) b)
Il sert de référence aux ouvriers, aux architectes et aux
machinistes.
Dessin effectué sans l’aide d’instruments ni de mesures.
Le croquis
le dessin technique
à l’échelle
la forme et les dimensions de l’objet
Compas
Règle
Rapporteur d’angles
Croquis Dessin technique
C O R R I G É
Les standards et représentations : les schémas et les symboles
Les schémas
1. Définition de schéma de principe :
2. Éléments qu’on trouve dans un schéma de principe :
a) ;
b) ;
c) .
3. Complétez les phrases suivantes.
Dans un schéma de principe, on indique les et
les en utilisant des symboles normalisés. Le
schéma de principe n’a pas à être fait .
4. Dans le schéma de principe suivant d’une dégrafeuse, indiquez dans les cases si leséléments pointés sont des pièces, des mouvements ou des forces.
5. Définition de schéma de construction :
6. Éléments qu’on trouve dans un schéma de construction :
a) ;
b) ;
c) ;
d) .
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
S 73
Chapitre 4 • L’univers technologiqueSection 1 • Le langage des lignes, p. 343 à 349
1/4
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C132ATS
Force Pièces
Mouvements
C O R R I G É
Représentation simplifiée d’un objet technique qui sert
à expliquer les forces et les mouvements entrant en jeu dans le fonctionnement de l’objet.
Forme de dessin technique qui indique la façon de
construire un objet et qui précise les matériaux utilisés et les liaisons qui unissent les pièces.
le nom des pièces
les mouvements effectués par les pièces
les forces en action
toutes les pièces composant l’objet technique
les matériaux à utiliser
les dimensions précises des composantes et l’échelle
les liaisons entre les pièces
mouvements effectués
forces en action
à l’échelle
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C133 ATS
NOM : GROUPE : DA TE :
7. Complétez le tableau suivant, qui présente les étapes à suivre pour tracer un schémade construction.
Les symboles
8. Complétez la phrase suivante.
Dans les schémas de principe et les schémas de construction, on utilise des
pour indiquer les types de ,
les types de et les types de
qui entrent en jeu dans la conception et la construction de l’objet technique.
SAVOIRS
S 73 2/4
Plastique de protection
RivetLevier supérieur
Acier
Plastique
Vue de face
Rivet Liaison complète
Rivet
Levier inférieur
Rivet
Pivot
Acier
Pivot
Acier
Plastique
Ressort à action angulaire
Vue de haut
Échelle 1 : 2
Étapes
1.
2.
3.
4.
Exemples
Représenter à l’échelle toutes les pièces
composant l’objet technique.
Pour chacune des pièces, identifier le
matériau sélectionné pour la fabrication.
Préciser les dimensions des différentes
pièces de l’objet et l’échelle.
Représenter les liaisons et les guidages
entre les composantes.
symboles normalisés forces
mouvements liaisons
C O R R I G É
SYNERGIE • Fiches SAVOIRS Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
9. Complétez le tableau suivant.
Les symboles normalisés pour représenter les types de forces
10. Complétez le tableau suivant.
Les symboles normalisés pour représenter les types de mouvements
NOM : GROUPE : DA TE :
C134ATS
SAVOIRS
S 73 3/4
Types de forces
Types de mouvements
Symboles normalisés
Symboles normalisés
Types de forces
Types de mouvements
Symboles normalisés
Symboles normalisés
Force qui a tendance àplier un objet
Force qui a tendance àétirer un objet ou àéloigner deux objets
Force qui a tendance àcomprimer un objet ou àrapprocher deux objets
Mouvement décrivant une trajectoire rectilignedans une seule et mêmedirection
Force qui a tendance àcouper ou à déchirer unobjet
Force qui a tendance àtordre un objet
Mouvement décrivantune trajectoire rectilignedans les deux directions
Mouvement décrivantune trajectoire circulairedans un seul et mêmesens
Mouvement décrivantune trajectoire circulairedans les deux sens
Mouvement décrivantune trajectoire en hélice bidirectionnelle
Flexion
Tension
Compression
Cisaillement
Torsion
Translation rectiligne
unidirectionnelle
Translation rectiligne
bidirectionnelle
Rotation
unidirectionnelle
Rotation
bidirectionnelle
Mouvement hélicoïdal
bidirectionnel
C O R R I G É
SYNERGIE • Fiches SAVOIRSReproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc. C135 ATS
NOM : GROUPE : DA TE : SAVOIRS
S 73 4/4
11. Complétez le tableau suivant.
Les symboles normalisés pour représenter les types de liaisons
12. Complétez le tableau suivant.
Les symboles normalisés en électricité
Composantes électriques
Types de liaisons
Symboles normalisés
Composantes électriquesSymboles
normalisés
Symboles normalisés Types de liaisons Symboles normalisés
Deux pièces sont liées.Rien ne bouge.
Deux surfaces planessont liées. Rien nebouge.
Le mouvement est libreen rotation.
Prise de courant
Pile électrique
Batteries de pile ou
d’accumulateur
Conducteur simple
Mise à la terre
Dispositif de protection
(fusible)
Interrupteur à bascule
Interrupteur à poussoir
Résisteur
Transformateur
Moteur
Ampèremètre
Voltmètre
Liaison complète
Liaison plane
complète
Liaison en
translation
Liaison partielle
d’une pièce guidée
en rotation et
en translation
C O R R I G É