L'environnement et les modes de transport - Édition virtuelle

Marche à suivre

Introduction aux sources d’énergie

Dans le cadre de l’atelier d’aujourd’hui, nous allons parler de l’énergie que nous utilisons lorsque nous voyageons et des effets que les différents modes de transport ont sur nos vies.

Questions de réflexion

Remarque : en fonction des connaissances préalables de votre groupe sur les sources d’énergie et les changements climatiques, il se peut que vous deviez fournir d’autres renseignements pour compléter l’introduction. Voir le manuel de l’atelier « L’environnement et les modes de transport » pour des exemples de discussion plus approfondie.

• Pour commencer, donnez aux élèves quelques instants pour réfléchir aux questions suivantes. Passez en revue chaque question en groupe et demandez à quelques élèves de partager leurs réflexions [diapositives 3 à 5].
  • Quels sont les impacts environnementaux possibles de conduire ou de prendre l’autobus?
  • De quelles manières pouvons-nous diminuer les impacts négatifs des véhicules qui brûlent des combustibles fossiles?
  • Est-ce que quelqu’un peut me dire la différence entre une énergie renouvelable et une énergie non renouvelable?

Énergies renouvelables et non renouvelables 

• Discutez de la façon dont les moteurs utilisent le carburant pour créer de l’énergie cinétique [diapositive 7].
• Donnez un aperçu du fonctionnement des moteurs électriques [diapositive 8].
• Donnez aux élèves une minute pour réfléchir à autant de types de sources d’énergie pour les véhicules qu’ils le peuvent. Pour amorcer leur réflexion, posez-leur des questions comme :
  • Quels types de carburant pouvez-vous obtenir dans une station-service?
  • Y a-t-il d’autres types de combustibles dont vous avez entendu parler?
  • Qu’en est-il des avions, des trains et des bateaux?
• Demandez aux élèves de donner des exemples de différents types de sources d’énergie pour les véhicules. Prenez-les en note pour voir combien ils en nomment dans la liste [diapositive 10].
• Les élèves vont trier les types de carburant en fonction de leur caractère renouvelable. Demandez aux élèves de sortir leur feuille de travail imprimable sur les énergies renouvelables/non renouvelables ou partagez le lien Flippity [diapositive 11]. Donnez-leur quelques minutes pour trier les carburants.
  • Remarque : Si vous travaillez à distance en groupe, les élèves devront être séparés en petits groupes, un élève partageant son écran et déplaçant les éléments pour tout le monde.
• Discutez des réponses en groupe [diapositive 12].
• Posez les questions suivantes [Diapositives 13 à 15] :
  • Qu’est-ce qui vous a surpris de cette distribution?
  • Un carburant, comme l’essence ou le diesel, peut-il être facilement classé comme étant renouvelable ou non renouvelable?
  • Qu’est-ce qui limite l’utilisation des sources d’énergie renouvelable dans les transports?

Voiture à pile à combustible — Démonstration

Nous allons explorer les voitures qui utilisent l’eau comme carburant!

Est-ce que quelqu’un sait ce qu’est l’électrolyse?

• Passez en revue les éléments d’une pile à combustible et son fonctionnement [diapositives 19 à 22].
• Lancez la vidéo/démonstration sur la pile à combustible [diapositive 23]. Expliquez ce qui se passe dans la vidéo.
• Discutez des réponses en groupe [diapositives 24 et 25] :
  • Quels sont les avantages des voitures à pile à combustible?
  • Quels sont les inconvénients ou les éventuels pièges des voitures à pile à combustible?

Activité 1 : Association des sources d’énergie

Les élèves identifieront la source d’énergie utilisée dans une variété de véhicules.

• Demandez aux élèves de sortir leur feuille de travail sur les l’environnement et les modes de transport et l’environnement ou fournissez-leur ou fournissez-leur le lien Flippity [diapositive 27]. Ils doivent également avoir accès à la fiche d’information sur les sources d’énergie pour les véhicules.
  • Remarque : Si vous travaillez à distance en groupe, les élèves devront être séparés en petits groupes, un élève partageant son écran et déplaçant les éléments pour tout le monde.
• Ils associeront les véhicules à la source d’énergie. Indice : certains véhicules peuvent être associés à deux ou plusieurs sources d’énergie.
• Discutez des réponses en groupe [diapositive 28].
• Posez les questions suivantes [Diapositives 29 à 31] :
  • Quelles sources d’énergie sont utilisées dans la plupart des véhicules? Pourquoi, selon vous?
  • Pourquoi croyez-vous que tous les véhicules n’utilisent pas le même type de carburant?
  • Est-ce que tous les véhicules devraient être conçus pour utiliser le même carburant? Quels sont les avantages et les inconvénients?

Activité 2 : Défi de conception — sources

Il existe différentes formes d’énergie potentielle; pour cette activité, nous allons nous concentrer sur celles-ci :

• L’énergie potentielle gravitationnelle — il s’agit de l’énergie qui est emmagasinée dans un objet en raison de la force de gravité. La quantité d’énergie est principalement déterminée par le poids de l’objet et sa hauteur; comme une rampe.
• L’énergie potentielle élastique — il s’agit de l’énergie qui est emmagasinée dans un objet élastique lorsqu’il est étiré ou comprimé par rapport à sa position naturelle. Plus l’objet élastique est étiré, plus la quantité d’énergie est grande.

L’énergie potentielle devient de l’énergie cinétique lorsque l’objet est en mouvement.

• Facultatif : Pour approfondir l’étude de l’énergie potentielle et cinétique, demandez aux élèves d’explorer la Simulation interactive PhET « Énergies au Skate Park ». Demandez-leur d’agrandir le graphique à barres sur l’énergie, situé dans le coin supérieur gauche de la simulation. Cela leur permettra de voir la conversion de l’énergie potentielle en énergie cinétique lorsque leur planchiste roule sur la piste.
• En fonction du temps disponible, les élèves concevront un véhicule qui se déplace en utilisant l’énergie potentielle gravitationnelle (rampe), l’énergie potentielle élastique (voiture à élastiques) ou une forme d’énergie renouvelable (voiture à vent). Ils peuvent également concevoir un véhicule à énergie renouvelable qui sans mouvement (p. ex. une voiture solaire avec un faux panneau solaire). Passez en revue la diapositive 10 ou la page « Sources d’énergie pour les véhicules » afin d’aider les élèves à décider quelle source d’énergie utiliser pour leur véhicule à énergie renouvelable. Discutez de ces options avec l’éducateur au préalable.
• Présentez brièvement le processus Concevoir et construire [diapositive 36]. Voici quelques éléments à mentionner pendant que les élèves conçoivent, construisent et testent leur véhicule :
  • La recherche d’idées est souvent un travail d’équipe du fait que les idées affluent et se renouvellent davantage quand on écoute parler les autres et qu’on s’inspire de leurs réflexions.
  • S’il existe plusieurs solutions à un problème donné, certaines solutions sont parfois mieux adaptées à la situation que d’autres.
  • En élaborant leurs plans de conception, les élèves peuvent s’apercevoir que leur idée initiale n’est pas réalisable. Dans ce cas, les enseignantes et les enseignants doivent les encourager à réexaminer les autres idées qu’ils ont eues pendant la phase de la recherche d’idées.
  • Rappelez-leur que l’on échoue souvent à la première conception, mais qu’il y a encore beaucoup à apprendre quand cela ne fonctionne pas comme prévu.

Partie 1 : Conception du véhicule

• Les élèves conçoivent un véhicule qui utilise soit une forme d’énergie potentielle, soit une énergie renouvelable pour se déplacer [Diapositive 37]. Ils dessineront leur véhicule sur une feuille brouillon.
• Les élèves peuvent travailler en groupe ou seuls (en fonction de l’endroit où ils se trouvent) pour concevoir leur prototype de véhicule.
  • Si vous travaillez à distance en groupe, les élèves devront être séparés en petits groupes pour travailler à leur conception. Chaque membre du groupe doit esquisser une conception, mais les décisions relatives à la conception choisie doivent être prises en équipe.
• Leur conception doit répondre aux questions suivantes :
  • Comment se déplace le véhicule?
  • Quel type d’énergie le véhicule utilise-t-il?
  • Comment le véhicule obtient-il l’énergie dont il a besoin?
• Facultatif : Demandez aux élèves d’étiqueter les différents éléments de leur conception (source d’énergie, roues, cadre, etc.).
• Facultatif : Demandez aux élèves de réfléchir aux différentes façons dont ils peuvent utiliser des matériaux durables pour construire une version réelle de leur véhicule. Ils peuvent soit effectuer une recherche pour en trouver, soit trouver des idées de matériaux durables par eux-mêmes. Ils peuvent aussi donner un nom à leur véhicule!
• S’ils terminent rapidement la conception, ils peuvent commencer à construire leur prototype.

Partie 2 : Construire un prototype

• À l’aide des matériaux fournis ou obtenus par l’éducateur, les élèves construisent un prototype de leur véhicule.
• Si leur conception nécessite l’utilisation d’une rampe ou d’une piste (énergie potentielle gravitationnelle), ils peuvent aussi utiliser ce temps pour la construire. Ils peuvent utiliser des éléments trouvés dans leur classe (comme une chaise, une pile de livres ou une étagère) pour réaliser leur rampe.
• Les élèves peuvent utiliser d’autres matériaux dont ils disposent pour construire leur prototype.
• Si les élèves terminent la construction plus tôt, ils peuvent tester leur prototype et apporter des améliorations avant le début des essais.

Partie 3 : Test du prototype

Remarque : cette partie de l’atelier est destinée aux véhicules qui se déplacent. En fonction du temps disponible, les instructions pour cette activité peuvent être fournies à l’éducateur à la fin de l’atelier. Une deuxième visite virtuelle peut aussi être planifiée pour guider les élèves dans la réalisation des essais. Discutez de ces options avec l’éducateur avant l’atelier.

• Demandez aux élèves de sortir la Fiche de suivi des essais de conception ou affichez la diapositive 40 et demandez-leur d’utiliser une feuille brouillon pour noter leurs résultats.
• L’éducateur, ou les élèves mettront en place la zone d’essai en désignant une ligne de départ; il peut s’agir d’un point sur le sol ou du pied de la rampe.
• Lorsque les élèves sont prêts, ils lanceront leur véhicule et chronométreront le temps pendant lequel le véhicule est en mouvement.
• Ils mesureront la distance entre la ligne de départ et l’endroit où leur véhicule s’est arrêté.
• Ils noteront la distance parcourue par leur véhicule et le temps de l’essai 1 sur leur feuille de suivi.
• Ils testeront leur véhicule deux fois de plus, pour un total de trois essais.
• À l’aide de leur feuille de travail, ils calculeront la distance moyenne, le temps moyen et la vitesse moyenne de leur véhicule. Des exemples de calculs sont présentés sur les diapositives 41 et 42.

Facultatif : Les élèves peuvent apporter des modifications à leur conception pour voir s’ils peuvent augmenter la vitesse de leur véhicule.

Conclusion

• Demandez aux élèves de partager la conception de leur véhicule et d’expliquer comment celui-ci fonctionne ou fonctionnerait.
• Posez quelques-unes des questions suivantes [Diapositives 44 à 48] :
  • Quel véhicule était le plus rapide? Qu’avez-vous fait?
  • Que feriez-vous différemment si vous aviez plus de temps? Apporteriez-vous des modifications?
  • Dans quelle mesure le véhicule que vous avez créé dans le cadre de ce défi serait-il pratique dans la réalité?
  • Quel type d’énergie le véhicule utilise-t-il?
  • Comment le véhicule obtient-il l’énergie dont il a besoin?
  • Que feriez-vous différemment si vous aviez plus de temps? Apporteriez-vous des modifications?
  • Pourquoi est-il important de développer de nouvelles façons de voyager? Que pouvons-nous faire maintenant?
  • Que pouvons-nous faire pour diminuer les impacts négatifs du transport sur l’environnement?
• Discutez des professions reliées aux sujets abordés et des étapes que les élèves devront entreprendre (école, expérience, etc.) pour accéder à ces professions [Diapositives 50 et 51].