classé au moment de ces devoirs dans un réseau ambition ... · un projet scientifique au collège...

Un projet scientifique au collège Bégon de Blois (collège classé au moment de ces devoirs dans un Réseau Ambition Réussite et aujourd’hui en dispositif ECLAIR)

Des devoirs scientifiques sur le cycle central réunissant l’ensemble des équipes des quatre disciplines scientifiques.

Ce projet a été coordonné par M Jérôme BOSCQ, professeur référent en sciences pour le réseau.

Ces devoirs proposés en fin d’année constituent une forme de bilan d’étape sur la compétence 3 mais leur vocation clairement affichée est diagnostique avec le l’objectif de les utiliser au cours de

l’année suivante pour mieux accompagner les élèves en fonction de ses besoins repérés.

La qualité et l’envergure du travail fourni sur ce projet, son aspect novateur sur ce niveau de classe, justifient pleinement sa présence dans cette banque académique. A l’heure où chacun, à tous les niveaux, s’interroge sur les différentes modalités d’évaluation des compétences des élèves sur les tâches complexes, ces documents proposent une entrée qui n’a pas encore été explorée sur ce niveau de classe. Une telle expérience apparait en bonne complémentarité avec l’évaluation nationale de fin de cinquième qui vise elle aussi à évaluer ces compétences dans des conditions qui sont beaucoup plus contraignantes et réductrices au regard de la nature des situations complexes qui sont visées.

Comme souvent dans nos métiers liés à l’enseignement et à la pédagogie, la présentation de ce travail ne vise pas à fournir un modèle irréprochable, à reproduire ou à appliquer tel quel, avec le risque supplémentaire d’en perdre une partie de l’esprit et des objectifs. L’objectif est de proposer une piste de travail prometteuse et formatrice aux équipes enseignantes des collèges de l’académie.

Les réussites du projet

1. Enclenchement d’un processus de travail collectif interdisciplinaire permettant une mise en cohérence des quatre disciplines scientifiques et donc du parcours et de l’évaluation des élèves en sciences.

2. Mise en place d’une réflexion collective sur l’évaluation et plus précisément sur l’évaluation de la compétence 3.

3. Travail et mise en place collectifs d’une situation complexe réunissant les quatre disciplines. 4. Production d’un sujet dont la forme très aboutie témoigne d’un professionnalisme

remarquable.

On notera au vu de ces trois premiers points que le bénéfice essentiel de ce projet réside dans une plus value obtenue concernant la cohésion et la réflexion des équipes. D’où l’intérêt de ne pas considérer le présent document comme un modèle à appliquer mais au contraire comme une piste de travail à explorer, le cheminement de l’équipe pour mener le projet apparaissant, comme souvent, au moins autant porteur de progrès que la réalisation finale.

Les questions et les pistes d’amélioration

1. Quelques soient ses qualités, ce devoir reste une épreuve écrite en temps limité. De ce fait, la prise d’information s’effectue systématiquement par lecture, en langue maternelle ou sous forme de graphiques et diagrammes, et la communication s’effectue elle aussi systématiquement par rédaction ou réalisation écrite de graphiques ou diagrammes. Il convient donc de considérer ce devoir comme une occasion parmi d’autres de prendre de l’information sur les acquis des élèves et non comme une épreuve terminale sommative.

2. Pour équilibrer les capacités mobilisées, et en particulier ne pas bloquer des élèves sur la seule lecture du sujet, il serait possible d’envisager des aides ciblées. Elles consisteraient à fournir une explicitation des consignes et une aide à la lecture pour ceux qui le demanderaient. L’évaluation devrait alors prendre en compte ces aides ce qui apparait assez simple : la capacité à prendre de l’information serait reconnue comme non mobilisée correctement par les élèves concernés mais toutes les autres capacités pourraient être reconnues sans inconvénient.

3. Pour redonner la place essentielle qu’il doit avoir en tant qu’objectif de formation mais aussi en tant que media d’évaluation permettant d’éviter le passage à l’écrit, l’oral gagnerait à être mobilisé en parallèle à un tel devoir. On pourrait envisager, par exemple, soit d’organiser un oral dans chacun des niveaux cinquième et quatrième en contrepoint de ces devoirs écrits, soit de remplacer l’un des deux devoirs par un oral. On se limiterait dans ce cas à un oral et un écrit sur le cycle central.

4. Les items ciblés, les capacités et connaissances évalués ici mériteraient d’être réorganisés en tenant compte des derniers apports institutionnels apparus postérieurement à cette expérience. En particulier, le document de programmation des apprentissages sur les quatre années du collège pour la compétence 3 fournit une référence nationale.

5. Ce devoir, clairement présenté comment étant à vocation formative, doit donner lieu à une évaluation résolument positive, en conformité avec la démarche d’évaluation attendue au sein du socle commun. Il doit donc être conçu par tous, enseignants et élèves, comme une opportunité offerte aux élèves de manifester une maîtrise de tout ou partie des objectifs recensés. Les résultats obtenus sur ce devoir peuvent conduire les enseignants à renseigner certains items du Livret Personnel de Compétences pour certains de leurs élèves. Pour d’autres élèves ou d’autres items, un oral pourrait venir compléter la prise d’information effectuée sur ce devoir et offrir une nouvelle chance de manifester la maîtrise de certains objectifs.

6. La note, si on souhaite la maintenir, pourrait être adossée très étroitement aux items évalués et non à un barème classique. Ce dernier point permettrait notamment de prendre en compte sans inconvénient l’apport, évoqué au point 2 précédent, d’aides ciblées à certains élèves.

Alain DIGER, IA‐IPR de mathématiques, Coordonnateur académique pour la mise en place du socle commun en collège.

15 avril 2011

Devoir scientifiqueClasse de 5eDurée de l’épreuve : 2 heures.

Mathématiques, Sciences physiques, Technologie, Sciences de la Vie et de la TerreCollège Michel Bégon • 1, rue de Tourville • 41000 Blois

Un nouveau gymnase

NOM et PRENOM : ................................................. Classe : ..........

! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

CONSIGNES :๏ Le devoir comporte 5 parties, toutes vos réponses doivent figurer sur les polycopiés que vous nous rendrez intégralement à lʼissue des 2 heures.

๏ Lisez bien toutes les consignes (en italique figurent des informations, en gras figurent des consignes ou des questions)

๏ Pensez à écrire votre nom et prénom en haut de chaque page, ainsi que votre classe.

๏Le barème est indiqué pour chaque question.

BON COURAGE ET BONNE RÉUSSITE !

Cadre réservé au correcteur :

NOTE :

60 20

1- PrésentationIl est décidé, pour le collège, de construire un nouveau gymnase et de lʼutiliser. Cependant plusieurs contraintes doivent être respectées. Le but de ce devoir est de démontrer que plusieurs problèmes techniques, physiques, mathématiques sont à résoudre pour la conception des bâtiments, et en ce qui concerne lʼutilisation du gymnase, des problèmes biologiques se posent aux élèves.

Documents ressource pour la réalisation du projet

Document ressource n°1 :

Document ressource n°2 (attention, suite page 2):

Produits d’isolation Conditionnement Usages les plus fréquents

Béton cellulaire Blocs à coller, panneaux • Murs porteurs et cloisons• Planchers (sur vide sanitaire, intermédiaire, combles habitables)• Bardages

Monomur terre cuite Briques à maçonner ou à joints minces

Murs porteurs

Marquage CEMarquage CE obligatoire depuis dec 2005

Laines minérale, laine de roche et laine de verre

Rouleaux et panneaux • Toitures, toitures-terrasses, combles perdus ou aménagés, cloisons, contre-cloisons complexes de doublage et bardages.• Panneaux-sandwiches, planchers et dalles flottantes

Vrac • Combles perdus• Murs creux (insufflage)

Perlite expansée Panneaux Toitures-terrasses

Polystyrène expansé (PSE) Panneaux • Planchers (terre-pleins, dallages, chapes flottantes)• Murs (complexes de doublage, isolation par l’extérieur, bardage)• Combles habitables (panneaux de toiture) et toitures terrasses

Entrevous Planchers à entrevous et poutrelles béton ou treillis


Devoir scientifique - classe de 5e - Page 1/11


Polystyrène extrudé (PSX) Panneaux • Planchers et sol (terre-pleins), murs• Combles habitables (panneaux de toiture, sarking) et toitures-terasses

Polyuréthane (PUR) Panneaux Toitures, toitures-terrasses, doublage des murs, planchers et sols

Verre cellulaire Panneaux, blocs Toitures-terrasses

Laine de bois ou fibragglosLiège expanséFibres de bois

Compléments aux produits isolants manufacturés

2- Réalisation d’un objet technique (/12)

➡Répondre aux questions :

Afin de répondre à un besoin, un objet technique doit réaliser plusieurs fonctions techniques.1) Reliez les éléments de la colonne de gauche (fonctions techniques) avec les objets de la colonne de droite (solutions techniques) (/2,5) :

Produire de l'eau chaude Fils électriques

Etre relié au réseau dʼeau potable

Etre relié à lʼélectricité

Récupérer lʼeau de pluie

Laisser passer la lumière Panneaux solaires

Fenêtres

Récupérateur dʼeau pluviale

Canalisations



FONCTIONS TECHNIQUES SOLUTIONS TECHNIQUES

2) A l'aide du document ressource n°1, indiquez quel est l'endroit d'une maison individuelle où la perte de chaleur est la plus importante (/2).

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

3) A l'aide du document ressource n°2, indiquez quels isolants sont adaptés pour isoler l'endroit de la maison individuelle perdant le plus de chaleur (/3).

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

4) Dans le tableau réponse, indiquez la résistance thermique des matériaux suivants (d'une épaisseur de 20 cm) en prenant soin de les classer du plus performant au moins performant :Béton ; Laine de roche ; Ouate de cellulose (/4,5)La performance des isolants est nommée la résistance thermique R.. Plus elle est élevée, meilleure est l'isolation. Pour la calculer, il suffit d'utiliser la formule suivante :

R =E

L Calculs avec lʼépaisseur en mètre" " " R --> la résistance thermique (unité complexe)" " " E --> l'épaisseur de l'isolant (m)" " " L --> le coefficient d'isolation du matériau (unité complexe)

" L des différents matériaux :

Matériaux LBéton 2,00

Laine de roche 0,041

Ouate de cellulose 0,039



Tableau réponse :Rang

(le meilleur a le rang 1, le

plus mauvais, le rang 3)

Matériaux isolants Résistance thermique

Unités non précisées

Résistance thermique


plus mauvais, le rang 3) Détail des calculs Résultats

............................................Béton

......................................... .......................

............................................Laine de roche

......................................... .......................

............................................Ouate de cellulose

......................................... .......................

3- L’isolation thermique (/11)

Le gymnase a été construit par lʼentreprise «Jʼisole tout» avec des murs très épais et une bonne épaisseur de ouate de cellulose pour lʼisolation.Le vestiaire a été construit par lʼentreprise «pas un radis» avec des murs très fins et aucune isolation.

GYMNASE Vestiaires

Mme Martin, la gardienne, a coupé le chauffage du gymnase et du vestiaire à 13h. Elle a relevé sur son carnet les températures dans le gymnase et dans le vestiaire toutes les heures.



Heures (h)

Température Gymnase

Température Vestiaire

0 1 2 3 4 5 6 7

20°C 19°C 18°C 17,5°C 16,5°C 15,5°C 14°C 12°C

20°C 18°C 16,5°C 15°C 14,5°C 12°C 10°C 8,5°C

1) Construire la courbe de la température du gymnase en fonction des heures écoulées et sur le même graphique, construire la courbe de la température du vestiaire en fonction des heures écoulées (pensez à nommer chaque courbe). Donner un titre au graphique. (/9).



En abscisse 1cm pour 1h ;

en ordonnée 1 cm pour 1°C

2) Quelle est lʼinfluence de lʼisolation sur lʼévolution de la température dans un bâtiment (/2).

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

4- La récupération de l’eau de pluie (/9)

Une cuve de récupération de lʼeau de pluie de la toiture a été construite du côté opposé du vestiaire.

Gymnase

Cuve de récupération

d’eau de pluie

Ll

2m2m

2m Vestiaire

1) Montrer que la surface totale de la toiture du gymnase est de 1200 m2, sachant que : L = 40 m et l = 30 m (la formule doit être écrite) (/2)

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

2) Après une averse, on a relevé quʼil est tombé 5L dʼeau par m2 sur la toiture. Quel est le volume dʼeau total tombé sur le toit lors de lʼaverse ? (/2)

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………



3) Lʼeau de pluie est récupérée par une gouttière et alimente une cuve cubique dont lʼarrête est de 2m. Montrer que le volume de cette cuve est de 8 m3 (/2).

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

4) Convertir le volume de la cuve en Litre (/1).

……………………………………………………………………………………………………………………

5) A partir du volume dʼeau tombé lors de lʼaverse et du volume de la cuve, déterminer si cette cuve est totalement remplie après lʼaverse (/2).

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………



5- Utilisation des installations sportives du gymnase (/18)

Le gymnase ayant été achevé à temps pour la rentrée scolaire, les élèves utilisent donc avec leur professeur dʼEPS les installations mises à leur disposition. Ce gymnase est entre autre équipé dʼappareils qui permettent lʼeffort physique et la mesure des dépenses énergétiques.

A- UTILISATION D’UN TAPIS ROULANT À VITESSE MODULABLE ET MESURE DES DÉPENSES ÉNERGÉTIQUES.En utilisant un tapis roulant dont on peut faire varier la vitesse, on a mesuré la dépense énergétique dʼun élève de 5e. On obtient les résultats suivants directement sous forme de graphe :

1) Donner un titre au graphe à lʼemplacement prévu au dessus (/1).2) En fonction du graphe, compléter le tableau suivant (/2):

Vitesse

km/h

Dépense énergétique

kJ/min

0 1........ ........

5........

7 8........

4 6 8 14........

26........ ........ ........



TITRE DU GRAPHE : ..............................................................................

..................................................................................................................

3) Que peut-on dire lʼévolution de la consommation énergétique en fonction de la vitesse du tapis (/2)?

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

4) Si on analyse plus finement, on peut déterminer 2 parties dans le graphe. Donner les intervalles de vitesse de ces 2 parties en fonction de 2 types de consommation énergétique.(/2)……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

5) Si il y a consommation énergétique, que peut-on déduire quant à la consommation ou la production des molécules suivantes : (compléter le tableau) (/3)

Molécules Consommation ou production

Ecriture abrégée de la molécule

Dioxygène

Dioxyde de Carbone

Nutriments

Eau

.................................................. ..................................................

.................................................. ..................................................

..................................................

Ex du glucose (sucre) : C6H1206

..................................................

H2O



B- ECHAUFFEMENT AVANT UNE SÉANCE DE HANDBALL.Les élèves vont entamer une séquence de handball. Leur professeur dʼEPS les avertit quʼil faudra à chaque

séance sʼéchauffer 20 minutes pendant lesquelles ils auront à courir dans le gymnase en faisant le tour du terrain de handball et de façon régulière. Beaucoup dʼélèves trouvent cela difficile et même certains ne sont pas très volontaires.Pourtant cette pratique faite régulièrement est excellente pour la santé, en voici les raisons : ★Les vaisseaux sanguins, qui irriguent les muscles sont plus nombreux chez un individu pratiquant une activité physique régulière (leur nombre peut augmenter jusquʼà 30 % chez un sportif confirmé).★Les échanges sang / muscles sont plus importants et plus faciles.★Mieux entraîné, un élève devient plus résistant à lʼeffort, ses performances sʼaméliorent.

1) Pourquoi un sportif a-t-il besoin de beaucoup de vaisseaux sanguins irriguant les muscles (/2) ?

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

2) Relier la nature de lʼeffort, les besoins du muscle et lʼimportance des échanges en complétant la phrase suivante à lʼaide des mot suivants : donc, si, alors (/2)

................ Lʼeffort physique augmente, ................ les besoins du muscle augmentent ................ les échanges sang / muscles deviennent plus importants.

3) Compléter le bilan énergétique suivant (/4):

.................... + .................... .................... + .................... + eau + urée + chaleur



(1) (2) (3) (4)

6- A côté du gymnase, une piscine naturelle ? (/10)

A côté du gymnase, une piscine naturelle, comme celle de Mont-Près-Chambord, doit être construite. Cela permettrait à tout le quartier dʼen profiter lʼété. Mais il faut que le projet soit rentable...

Les jets d’eau Vue aérienne Zone de recyclage de l’eau

1) Selon l'estimation de 35 000 visiteurs par an, en combien d'années les recettes auront-elles atteint le budget total du projet ?

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

2) Les 35 000 visiteurs prévus par an représentent quel pourcentage de la capacité d'accueil maximale annuelle ? arrondir à l'unité

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………

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_________________________FIN DU DEVOIR SCIENTIFIQUE_____________________________



C’est un projet de développement du territoire respectueux de l'environnement.Le budget total du projet s'est élevé à 943 000 euros. La baignade naturelle ouvre 90 jours par an avec une capacité d'accueil maximale journalière estimée à 900 visiteurs.

★ L'entrée est au prix moyen de 4 euros par personne.★ Si la météo le permet, 35 000 visiteurs sont attendus chaque année.

Avec son plan d'eau de 3 900 m² et sa capacité d'accueil de 900 baigneurs par jour, la baignade naturelle de Mont-près-Chambord devient la plus grande baignade naturelle de France ouverte au public. Grâce à ses performances environnementales et sa remarquable capacité d'intégration dans le paysage, le principe de baignade naturelle est apparu comme la solution idéale pour développer l'offre de baignade du territoire du Pays de Chambord. En ne rejetant aucun produit chimique grâce à un processus de filtration biologique, cette baignade constitue un milieu naturel vivant aux allures d'étang de Sologne.

15 avril 2011

Devoir scientifiqueClasse de 5eDurée de l’épreuve : 2 heures.

Mathématiques, Sciences physiques, Technologie, Sciences de la Vie et de la TerreCollège Michel Bégon • 1, rue de Tourville • 41000 Blois

Un nouveau gymnase


! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !

CONSIGNES :๏ Le devoir comporte 5 parties, toutes vos réponses doivent figurer sur les polycopiés que vous nous rendrez intégralement à lʼissue des 2 heures.

๏ Lisez bien toutes les consignes (en italique figurent des informations, en gras figurent des consignes ou des questions)

๏ Pensez à écrire votre nom et prénom en haut de chaque page, ainsi que votre classe.

BON COURAGE ET BONNE RÉUSSITE !

CORRIGÉ

1- PrésentationIl est décidé, pour le collège, de construire un nouveau gymnase et de lʼutiliser. Cependant plusieurs contraintes doivent être respectées. Le but de ce devoir est de démontrer que plusieurs problèmes techniques, physiques, mathématiques sont à résoudre pour la conception des bâtiments, et en ce qui concerne lʼutilisation du gymnase, des problèmes biologiques se posent aux élèves.

Documents ressource pour la réalisation du projet

Document ressource n°1 :

Document ressource n°2 (attention, suite page 2):


Béton cellulaire Blocs à coller, panneaux • Murs porteurs et cloisons• Planchers (sur vide sanitaire, intermédiaire, combles habitables)• Bardages

Monomur terre cuite Briques à maçonner ou à joints minces

Murs porteurs

Marquage CEMarquage CE obligatoire depuis dec 2005

Laines minérale, laine de roche et laine de verre

Rouleaux et panneaux • Toitures, toitures-terrasses, combles perdus ou aménagés, cloisons, contre-cloisons complexes de doublage et bardages.• Panneaux-sandwiches, planchers et dalles flottantes

Vrac • Combles perdus• Murs creux (insufflage)

Perlite expansée Panneaux Toitures-terrasses

Polystyrène expansé (PSE) Panneaux • Planchers (terre-pleins, dallages, chapes flottantes)• Murs (complexes de doublage, isolation par l’extérieur, bardage)• Combles habitables (panneaux de toiture) et toitures terrasses

Entrevous Planchers à entrevous et poutrelles béton ou treillis



CORRIGÉ


Polystyrène extrudé (PSX) Panneaux • Planchers et solq (terre-pleins), murs• Combles habitables (panneaux de toiture, sarking) et toitures-terasses

Polyuréthane (PUR) Panneaux Toitures, toitures-terrasses, doublage des murs, planchers et sols

Verre cellulaire Panneaux, blocs Toitures-terrasses

Laine de bois ou fibragglosLiège expanséFibres de bois

Compléments aux produits isolants manufacturés

2- Réalisation d’un objet technique

➡Répondre aux questions :

Afin de répondre à un besoin, un objet technique doit réaliser plusieurs fonctions techniques.1) Reliez les éléments de la colonne de gauche (fonctions techniques) avec les objets de la colonne de droite (solutions techniques) :

Produire de l'eau chaude Fils électriques

Etre relié au réseau dʼeau potable

Etre relié à lʼélectricité

Récupérer lʼeau de pluie

Laisser passer la lumière Panneaux solaires

Fenêtres

Récupérateur dʼeau pluviale

Canalisations



FONCTIONS TECHNIQUES SOLUTIONS TECHNIQUES

CORRIGÉ

2) A l'aide du document ressource n°1, indiquez quel est l'endroit d'une maison individuelle où la perte de chaleur est la plus importante.

Le toit perd jusqu’à 30 % de la chaleur produite.

3) A l'aide du document ressource n°2, indiquez quels isolants sont adaptés pour isoler l'endroit de la maison individuelle perdant le plus de chaleur.

- Laines minérales (laine de roche, laine de verre)- Polystyrènes (Expansé (PSE) et Extrudé (PSX))- Polyuréthane (PUR)- Laines de bois ou fibragglos, liège expansé, fibre de bois- Perlite expansée et verre cellulaire (toitures-terrasses)

4) Dans le tableau réponse, indiquez la résistance thermique des matériaux suivants (d'une épaisseur de 20 cm) en prenant soin de les classer du plus performant au moins performant :Béton ; Laine de roche ; Ouate de celluloseLa performance des isolants est nommée la résistance thermique R.. Plus elle est élevée, meilleure est l'isolation. Pour la calculer, il suffit d'utiliser la formule suivante :

R =E

L" " " R --> la résistance thermique" " " E --> l'épaisseur de l'isolant" " " L --> le coefficient d'isolation du matériau

Lambda des différents matériaux :

Matériaux LBéton 2,00

Laine de roche 0,041

Ouate de cellulose 0,039

Tableau réponse :Rang








3 Béton0,1



CORRIGÉ

Rang








2Laine de roche

4,878

1Ouate de cellulose

5,128

3- L’isolation thermique

Le gymnase a été construit par lʼentreprise «Jʼisole tout» avec des murs très épais et une bonne épaisseur de ouate de cellulose pour lʼisolation.Le vestiaire a été construit par lʼentreprise «pas un radis» avec des murs très fins et aucune isolation.

GYMNASE Vestiaires

Mme Martin, la gardienne, a coupé le chauffage du gymnase et du vestiaire à 13h. Elle a relevé sur son carnet les températures dans le gymnase et dans le vestiaire toutes les heures.

Heure

Gymnase

Vestiaire

0 1 2 3 4 5 6 7

20°C 19°C 18°C 17,5°C 16,5°C 15,5°C 14°C 12°C

20°C 18°C 16,5°C 15°C 14,5°C 12°C 10°C 8,5°C

1) Construire la courbe de la température du gymnase en fonction des heures écoulées et sur le même graphique, construire la courbe de la température du vestiaire en fonction des heures écoulées. Donner un titre au graphique.



CORRIGÉ

2) Quelle est lʼinfluence de lʼisolation sur lʼévolution de la température dans un bâtimentPlus l’isolation est importante, plus la température dans la pièce diminue lentement



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1 2 3 4 5 6 7

Heures écoulées

(h)

+

+

++

+

+

+ Gymnase (avec isolation)

x

x

x

xx

x

+

x

xVestiaire (sans isolation)

Titre : température du gymnase et

température du vestiaire en fonction des

heures écoulées

Température

(° C)

CORRIGÉ

4- La récupération de l’eau de pluie (détaillez vos calculs)

Une cuve de récupération de lʼeau de pluie de la toiture a été construite du côté opposé du vestiaire.

Gymnase

Cuve de récupération

d’eau de pluie

Ll

2m2m

2m Vestiaire

1) Montrer que la surface totale de la toiture du gymnase est de 1200 m2, sachant que : L = 40 m et l = 30 m

S = L x l = 40 x 30 = 1200 m2

2) Après une averse, on a relevé quʼil est tombé 5L dʼeau par m2 sur la toiture. Quel est le volume dʼeau total tombé sur le toit lors de lʼaverse ?

Surface

Volume d’eau

1 m2 1200 m2

5 L 1200 x 5/1 =

6000 L

Le volume d’eau tombé est de 6000 l

3) Lʼeau de pluie est récupérée par une gouttière et alimente une cuve cubique dont lʼarrête est de 2m. Montrer que le volume de cette cuve est de 8 m3

Le volume d’une cuve d’arrête a est : V = a3 = a x a x a = 2 x 2 x 2 = 8 m3



CORRIGÉ

4) Convertir le volume de la cuve en Litre.

Le volume de la cuve de 8 m3 en litre est de 8000 L

5) A partir du volume dʼeau tombé lors de lʼaverse et du volume de la cuve, déterminer si cette cuve est totalement remplie après lʼaverse.

Il est tombé 6000L d’eau dans la cuve de contenance 8000L. Donc, la cuve n’est pas totalement remplie.

5- Utilisation des installations sportives du gymnase

Le gymnase ayant été achevé à temps pour la rentrée scolaire, les élèves utilisent donc avec leur professeur dʼEPS les installations mises à leur disposition. Ce gymnase est entre autre équipé dʼappareils qui permettent lʼeffort physique et la mesure des dépenses énergétiques.

A- UTILISATION D’UN TAPIS ROULANT À VITESSE MODULABLE ET MESURE DES DÉPENSES ÉNERGÉTIQUES.En utilisant un tapis roulant dont on peut faire varier la vitesse, on a mesuré la dépense énergétique dʼun élève de 5e. On obtient les résultats suivants directement sous forme de graphe :



TITRE DU GRAPHE : Consommation énergétique en fonction de

la vitesse du tapi s

CORRIGÉ

1) Donner un titre au graphe à lʼemplacement prévu au dessus.2) En fonction du graphe, compléter le tableau suivant :

Vitesse

km/h

Dépense énergétique

kJ/min

0 1 2 4 5 6 7 8 9

4 6 8 14 20 26 32 36 403) Que peut-on dire lʼévolution de la consommation énergétique en fonction de la vitesse du tapis ?

La consommation énergétique est d’autant plus élevée que la vitesse du tapis est grande. (Plus

la vitesse du tapis est grande et plus la consommation énergétique est élevée)

4) Si on analyse plus finement, on peut déterminer 2 parties dans le graphe. Donner les intervalles de vitesse de ces 2 parties en fonction de 2 types de consommation énergétique.

De 0 à 3 km/h la consommation énergétique croît lentement (elle passe de 4 à 10 kj/min).

De 4 à 9 km/h la consommation énergétique croît plus vite (elle passe de 14 à 40 kj/min).

5) Si il y a consommation énergétique, que peut-on déduire quant à la consommation ou la production des molécules suivantes : (compléter le tableau)

Molécules Consommation ou production

Ecriture abrégée de la molécule

Dioxygène

Dioxyde de Carbone

Nutriments

Eau

Consommation O2

Production CO2

ConsommationEx du glucose (sucre) :

C6H1206

Production H2O



CORRIGÉ

B- ECHAUFFEMENT AVANT UNE SÉANCE DE HANDBALL.Les élèves vont entamer une séquence de handball. Leur professeur dʼEPS les avertit quʼil faudra à chaque séance sʼéchauffer 20 minutes pendant lesquelles ils auront à courir dans le gymnase en faisant le tour du terrain de handball et de façon régulière. Beaucoup dʼélèves trouvent cela difficile et même certains ne sont pas très volontaires.Pourtant cette pratique faite régulièrement est excellente pour la santé, en voici les raisons :

★Les vaisseaux sanguins, qui irriguent les muscles sont plus nombreux chez un individu pratiquant une activité physique régulière (leur nombre peut augmenter jusquʼà 30 % chez un sportif confirmé).★Les échanges sang / muscles sont plus importants et plus faciles.★Mieux entraîné, un élève devient plus résistant à lʼeffort, ses performances sʼaméliorent.

1) Pourquoi chez un sportif, y a-t-il plus de vaisseaux sanguins irriguant les muscles ?

Il y a plus de vaisseaux sanguins irriguant les muscles chez le sportif car les nutriments et le dioxygène sont apportés par les vaisseaux sanguins pour permettre la respiration et donc la production d’énergie nécessaire à la contraction musculaire.

2) Relier la nature de lʼeffort, les besoins du muscle et lʼimportance des échanges en

complétant la phrase suivante à lʼaide des mot suivants : donc, si, alors

Si Lʼeffort physique augmente, alors les besoins du muscle augmentent donc les échanges sang / muscles deviennent plus importants.

3) Compléter le bilan énergétique suivant :

Nutriments + O2 CO2 + Energie + eau + urée + chaleur (ou glucose) (ou Dioxygène) (ou dioxyde de carbone)



(1) (2) (3) (4)

CORRIGÉ

6- A côté du gymnase, une piscine naturelle ? (/10)

A côté du gymnase, une piscine naturelle, comme celle de Mont-Près-Chambord, doit être construite. Cela permettrait à tout le quartier dʼen profiter lʼété. Mais il faut que le projet soit rentable...

Les jets d’eau Vue aérienne Zone de recyclage de l’eau

1) Selon l'estimation de 35 000 visiteurs par an, en combien d'années les recettes auront-elles atteint le budget total du projet ?

. La recette est de 140 000 € par an pour 35 000 visiteurs prévus.943 000 : 140 000 ≈ 6,7. Les recettes atteindront le budget total pendant la 7 ième année.

2) Les 35 000 visiteurs prévus par an représentent quel pourcentage de la capacité d'accueil maximale annuelle ?

La capacité maximale est de 81 000 visiteurs par an.

Visiteurs prévus 35 000 ≈ 43,2

Capacité d'accueil maximale 100

Les visiteurs prévus représentent environ 43 % de la capacité maximale d'accueil.

_________________________FIN DU DEVOIR SCIENTIFIQUE_____________________________



C’est un projet de développement du territoire respectueux de l'environnement.Le budget total du projet s'est élevé à 943 000 euros. La baignade naturelle ouvre 90 jours par an avec une capacité d'accueil maximale journalière estimée à 900 visiteurs.

★ L'entrée est au prix moyen de 4 euros par personne.★ Si la météo le permet, 35 000 visiteurs sont attendus chaque année.

Avec son plan d'eau de 3 900 m² et sa capacité d'accueil de 900 baigneurs par jour, la baignade naturelle de Mont-près-Chambord devient la plus grande baignade naturelle de France ouverte au public. Grâce à ses performances environnementales et sa remarquable capacité d'intégration dans le paysage, le principe de baignade naturelle est apparu comme la solution idéale pour développer l'offre de baignade du territoire du Pays de Chambord. En ne rejetant aucun produit chimique grâce à un processus de filtration biologique, cette baignade constitue un milieu naturel vivant aux allures d'étang de Sologne.

CORRIGÉ

BARÈME DE CORRECTION ET COMPÉTENCES : Partie réservée au correcteur

QUESTIONS Barème Notes

2- Réalisation d’un objet technique2- Réalisation d’un objet technique2- Réalisation d’un objet technique1) 0,5 / flèche 2,5

2) Le toit perd jusqu’à 30 % de la chaleur produite. 2

3) Au moins laines minérales dans la liste (1)Et au moins 2 dans la liste citée (2)

3

4) Tableau : 0,5 / Case 4,5

Total du 2- 12

3- L’isolation thermique 3- L’isolation thermique 3- L’isolation thermique 1) GraphiqueAbsisses/ ordonnées correctement placées (1)

Echelle / axe (0,5) x2 => (1)Titre / axe (0,5) x2 => (1)Unité / axe (0,5) x2 => (1)Titre du graphe (1)Placer les points et les relier (1) x 2 (courbes) => 2Etiquette pour chaque courbe (1) x 2 (courbes) => 2

9

2) Plus l’isolation est importante, plus la température dans la pièce diminue lentement 2

Total du 3- 11

4- La récupération de l’eau de pluie (détaillez vos calculs)4- La récupération de l’eau de pluie (détaillez vos calculs)4- La récupération de l’eau de pluie (détaillez vos calculs)1) S = L x l = 40 x 30 = 1200 m2 [ formule : (1) ; calcul : (1)] 2

2) Le volume d’eau tombé est de 6000 l [ calcul : (1) ; Résultat : (0,5) ; Unité : (0,5) ] 2

3) V = a3 = a x a x a = 2 x 2 x 2 = 8 m3 [ Formule ou calcul : (1) ; Résultat : (0,5) ; Unité : (0,5) ] 2

4) Le volume de la cuve de 8 m3 en litre est de 8000 L 1

5) Il est tombé 6000L d’eau dans la cuve de contenance 8000L. Donc, la cuve n’est pas totalement remplie. [ Réponse : (1) ; Argumentation : (1) ]

2

Total du 4- 9

5- Utilisation des installations sportives du gymnase 5- Utilisation des installations sportives du gymnase 5- Utilisation des installations sportives du gymnase



barème

QUESTIONS Barème Notes

A- UTILISATION D’UN TAPIS ROULANT À VITESSE MODULABLE ET MESURE DES DÉPENSES ÉNERGÉTIQUES.1) Titre : Consommation énergétique en fonction de la vitesse du tapis 1

2) Tableau (0,25 / case) 2

3) consommation énergétique est d’autant plus élevée que la vitesse du tapis est grande. (Plus la vitesse du tapis est grande et plus la consommation énergétique est élevée) 2

4) De 0 à 3 km/h la consommation énergétique croît lentement (elle passe de 4 à 10 kj/min). (1)De 4 à 9 km/h la consommation énergétique croît plus vite (elle passe de 14 à 40 kj/min). (1)

2

5) Tableau (0,5 / case) 3

B- ECHAUFFEMENT AVANT UNE SÉANCE DE HANDBALL.1) Parce que besoin de + de nutriments et + d’O2 (dioxygène) (0,5 / groupe de mots) (1)Pour produire + d’énergie (1)

2

2) Si L’effort physique augmente, alors les besoins du muscle augmentent donc les échanges sang / muscles deviennent plus importants. (2 : si tous les mots ; 1 si 2 mots sur 3 ; si un seul mot : 0,5) 2

3) 1 par mot ou molécule 4

Total du 5- 18

6- A côté du gymnase, une piscine naturelle ?1) La recette est de 140 000 € par an pour 35 000 visiteurs prévus. (1,5)943 000 : 140 000 ≈ 6,7. (1,5)Les recettes atteindront le budget total pendant la 7 ième année. (1)OU943 000 : 4 = 235 750. Il faut qu'il y est 235 750 visiteurs pour atteindre le budget total. 1,5 point235 750 : 35 000 ≈ 6,7.1,5 point. Les recettes atteindront le budget total pendant la 7 ième année. 1 point

4

2) La capacité maximale est de 81 000 visiteurs par an. (2)Tableau de proportionnalité ou autre manière de calculer le pourcentage (2)Les visiteurs prévus représentent environ 43 % de la capacité maximale d'accueil. (1)Respect de l’arrondi : (1)

6

Total du 5- 10

TOTAL du devoir T 60

NOTE rapportée /20 N = (T/5) x 2 20



barème

Tableau des compétences par question abrégée Oui ou Non

2- Réalisation d’un objet technique2- Réalisation d’un objet technique2- Réalisation d’un objet technique

1) Identifier la solution technique retenue pour réaliser une fonction de service. TI1

2) Identifier les solutions qui permettent de réduire les pertes énergétiques. TI2

3) Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple à respecter. TC

4) Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple à respecter. TC

3- L’isolation thermique 3- L’isolation thermique 3- L’isolation thermique

1) Réaliser un tableau, un graphique, un schéma expérimental…en respectant les consignes F4

2) Interpréter les résultats (observation, tableau, graphique,...) R3

4- La récupération de l’eau de pluie (détaillez vos calculs)4- La récupération de l’eau de pluie (détaillez vos calculs)4- La récupération de l’eau de pluie (détaillez vos calculs)

1) Utiliser l'outil mathématique pour obtenir un résultat (formule, proportionnalité,…) Géométrie : connaître et représenter des figures géométriques. Utiliser leurs propriétés

R4

2) Utiliser l'outil mathématique pour obtenir un résultat (formule, proportionnalité,…) Organisation et gestion de données : reconnaître des situations de proportionnalité

R4

3) Utiliser l'outil mathématique pour obtenir un résultat (formule, proportionnalité,…) Géométrie : connaître et représenter des figures géométriques et des objets de l’espace. Utiliser leurs propriétés.

R4

4) Utiliser l'outil mathématique pour obtenir un résultat (formule, proportionnalité,…) Géométrie : connaître et représenter des figures géométriques et des objets de l’espace. Utiliser leurs propriétés.

R4

5) Utiliser l'outil mathématique pour obtenir un résultat (formule, proportionnalité,…) Grandeurs et mesure : calculer des valeurs (volumes,...) en utilisant différentes unités

R4

5- Utilisation des installations sportives du gymnase 5- Utilisation des installations sportives du gymnase 5- Utilisation des installations sportives du gymnase

A- UTILISATION D’UN TAPIS ROULANT ... ET MESURE DES DÉPENSES ÉNERGÉTIQUES.

1) Traiter les informations (trier, classer les informations utiles,…)I4

2) Réaliser un tableau, un graphique, un schéma expérimental…en respectant les consignes F4



5) Savoir restituer le cours (définitions, vocabulaire scientifique, schéma légendé, résumé,…) C

B- ECHAUFFEMENT AVANT UNE SÉANCE DE HANDBALL.

1) Interpréter les résultats (observation, tableau, graphique,...) ou Conclure, faire preuve d'esprit critiqueR3 ou R5

2) Conclure, faire preuve d'esprit critique R5

3) Savoir restituer le cours (définitions, vocabulaire scientifique, schéma légendé, résumé,…) C

6- A côté du gymnase, une piscine naturelle ? 6- A côté du gymnase, une piscine naturelle ? 6- A côté du gymnase, une piscine naturelle ?

1) Utiliser l'outil mathématique pour obtenir un résultat (formule, proportionnalité,…) R4

2) Organisation et gestion de données : reconnaître des situations de proportionnalité, utiliser des pourcentagesExploiter des données statistiques et aborder des situations simples de probabilité

R4

NOTE rapportée /20

NOM et Prénom : ........................................................................... Classe : ..........................

Tableau synthétique des compétences version enseignantCompétence 3 - Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique

Compétence abrégée

Oui ou Non

PRATIQUER UNE DÉMARCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE, RÉSOUDRE DES PROBLÈMES oui nonPRATIQUER UNE DÉMARCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE, RÉSOUDRE DES PROBLÈMES ! oui nonPRATIQUER UNE DÉMARCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE, RÉSOUDRE DES PROBLÈMES oui ! non

• Identifier la solution technique retenue pour réaliser une fonction de service. Question 2-1

TI1 ! oui ! non

• Identifier les solutions qui permettent de réduire les pertes énergétiques. Question 2-2

TI2 ! oui ! non

• Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple à respecter. Question 2-3 et 2-4

TC ! oui ! non

• Réaliser un tableau, un graphique, un schéma expérimental…en respectant les consignes Question 3-1 et 5-A-2

F4 ! oui ! non

• Interpréter les résultats (observation, tableau, graphique,...) Question 3-3, 5-A-3 et 5-A-4

R3 ! oui ! non

• Traiter les informations (trier, classer les informations utiles,…) Question 5-A-1

I4! oui ! non

• Savoir restituer le cours (définitions, vocabulaire scientifique, schéma légendé, résumé,…) Question 5-A-5 et 5-B-3

C ! oui ! non

• Conclure, faire preuve d'esprit critique Question 5-B-1 et 5-B-2 R5 ! oui ! non

SAVOIR UTILISER DES CONNAISSANCES ET DES COMPÉTENCES MATHÉMATIQUES oui nonSAVOIR UTILISER DES CONNAISSANCES ET DES COMPÉTENCES MATHÉMATIQUES ! oui nonSAVOIR UTILISER DES CONNAISSANCES ET DES COMPÉTENCES MATHÉMATIQUES oui ! non

• Géométrie : connaître et représenter des figures géométriques. Utiliser leurs propriétés Question 4-1

R4 ! oui ! non

• Organisation et gestion de données : reconnaître des situations de proportionnalité, utiliser ou calculer des pourcentages Question 4-2, 6-1, 6-2

R4 ! oui ! non

• Géométrie : connaître et représenter des figures géométriques et des objets de l’espace. Utiliser leurs propriétés. Question 4-3, 4-4 et 4-5

R4 ! oui ! non

BILAN Compétence 3 - Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique

! oui non oui ! non


Tableau synthétique des compétences destiné au dossier de lʼélève + élève.Compétence 3 - Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique

Compétence abrégée

Oui ou Non

PRATIQUER UNE DÉMARCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE, RÉSOUDRE DES PROBLÈMES oui nonPRATIQUER UNE DÉMARCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE, RÉSOUDRE DES PROBLÈMES ! oui nonPRATIQUER UNE DÉMARCHE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE, RÉSOUDRE DES PROBLÈMES oui ! non

• Identifier la solution technique retenue pour réaliser une fonction de service TI1 ! oui ! non

• Identifier les solutions qui permettent de réduire les pertes énergétiques. TI2 ! oui ! non

• Classer de manière qualitative plusieurs matériaux selon une propriété simple à respecter.

TC ! oui ! non

• Réaliser un tableau, un graphique, un schéma expérimental…en respectant les consignes

F4 ! oui ! non

• Interpréter les résultats (observation, tableau, graphique,...) R3 ! oui ! non

• Traiter les informations (trier, classer les informations utiles,…) I4 ! oui ! non

• Savoir restituer le cours (définitions, vocabulaire scientifique, schéma légendé, résumé,…)

C ! oui ! non

• Conclure, faire preuve d'esprit critique R5 ! oui ! non

SAVOIR UTILISER DES CONNAISSANCES ET DES COMPÉTENCES MATHÉMATIQUES oui nonSAVOIR UTILISER DES CONNAISSANCES ET DES COMPÉTENCES MATHÉMATIQUES ! oui nonSAVOIR UTILISER DES CONNAISSANCES ET DES COMPÉTENCES MATHÉMATIQUES oui ! non

Géométrie : connaître et représenter des figures géométriques. Utiliser leurs propriétés

R4 ! oui ! non

Organisation et gestion de données : reconnaître des situations de proportionnalité, utiliser ou calculer des pourcentages

R4 ! oui ! non

Géométrie : connaître et représenter des figures géométriques et des objets de l’espace. Utiliser leurs propriétés.

R4 ! oui ! non

BILAN Compétence 3 - Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique

! oui non oui ! non
