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Fiche pédagogique - expérimenter la force du vent et de l'eau

Cycle 3 : Objectifs des instructions officielles pour l’enseignement « sciences expérimentales et technologie »
L’énergie : exemples simples de sources d’énergies (fossiles ou renouvelables), les besoins en énergie.

Lieux et déroulement des expériences (demi-journée)

Energie éolienne sur le plateau de Payolle
Entrées dans l’activité :
Découverte sensorielle : sentir le vent sur son visage, se placer face ou dos au vent, trouver une position pour sentir le moins de vent possible
Observation visuelle : déplacement des nuages, mouvement des branches d’arbres, cheveux…
Matérialiser la direction / force du vent avec poches plastiques (manche à air), trouver l’endroit où il n’y a pas de vent, trouver position où il n’y a plus de vent

Expériences avec les éoliennes : utiliser la force du vent pour entrainer une éolienne et produire de l’électricité
Comment faire tourner les pales en continu sans vent (souffler les uns après les autres, la faire tourner manuellement) et montrer les limites humaines pour amener à l’idée d’utiliser la force du vent
Faire chercher les 2 critères d’efficacité : être face au vent et en hauteur  
Trouver la position où l’éolienne ne tourne pas
Trouver le(s) meilleur(s) emplacement(s)
Chercher la meilleure disposition des éoliennes pour réaliser un champ d’éolienne
Planter l’éolienne au sol et visualiser l’(ir)régularité de la force et de la direction du vent : prendre conscience des limites de cette source d’énergie.

Energie hydraulique
L’activité se déroule en deux temps : une première partie dans la salle laboratoire et la seconde sur le terrain.

Expériences en salle laboratoire : fabriquer des moulins à eau et les tester afin d’en définir les paramètres d’efficacité.
Tester différentes formes et longueur s de pâles pour trouver la plus efficace 
Trouver le débit minimum qui permet d’actionner le moulin
Evaluer vitesse de rotation avec un point sur une pale
Les enfants relèveront leurs résultats dans une fiche.

Expériences dans le ruisseau / torrent : utiliser la force de l’eau pour entrainer une roue à aube et produire de l’électricité
Calculer la vitesse de l’eau avec un objet flottant. Reproduire l’expérience à différents endroits, comparer les résultats et aborder les notions de débit, de pente et de force de l’eau.
Repérer le sens du courant et trouver comment placer la roue à aube dans l’eau. Observer le résultat sur l’indicateur de puissance.
Chercher la « profondeur » optimale pour produire une plus grande quantité d’énergie.
Trouver l’endroit de la rivière qui permet de produire la plus grande quantité d’électricité.
Faire observer que la même eau peut être turbinée plusieurs fois sur le même cours d’eau.

Expérience avec la maquette d’une centrale hydroélectrique : utiliser la pente pour augmenter la force de l’eau et produire de l’électricité
Cette maquette permet de montrer le fonctionnement et la spécificité d’une centrale de haute chute en montagne : une forte pente et un débit faible. Comparer ensuite cette expérience avec celles réalisées dans le ruisseau et comprendre la différence.
Cette expérience prépare à la visite de la centrale électrique.

Nos objectifs de l’activité en classe découverte
Trouver les critères d’efficacité pour utiliser la force du vent ou de l’eau et produire de l'électricité
Prendre conscience des limites de ces sources d’énergie

Compétences travaillées pendant la semaine
- Participer à une démarche expérimentale en faisant varier des paramètres de fonctionnement.
- Distinguer les énergies épuisables des énergies renouvelables.