Aborder le concept d’énergie et la dissipation d’énergie à travers la modélisation d’une chute de météorite

Conçues sous forme de « défis lancés aux élèves », les ressources « Mesure de la vitesse d’impact » et « Mesure du séisme à l’impact » pour le cycle 4 se veulent complémentaires – bien qu’indépendantes - pour aborder le concept d’énergie sous différents angles et faire appel à différentes notions sous-jacentes. Les enseignants peuvent ainsi mener l’une ou l’autre, ou les deux dans l’ordre suivant :

« Mesure de la vitesse d’impact » : introduire au concept d’énergie

Si la vitesse d’une météorite quand elle touche le sol a une influence sur la taille du cratère qu’elle génère, alors quels sont les paramètres qui font varier la vitesse d’impact ?

A partir de ce point de départ, les élèves formulent des hypothèses et imaginent des protocoles permettant de les mettre à l’épreuve. Ils modélisent la météorite par la chute d’une bille, et font varier différents paramètres : Masse de la bille, hauteur de la chute, …, les élèves sont amenés à réaliser des mesures à l’aide de l’application numérique FizziQ (accessible en téléchargement gratuit), puis à consigner leurs résultats dans le cahier d’expérience de l’application. 

Ils découvrent que la masse n’a pas d’influence sur la vitesse d’impact de la météorite mais que celle-ci dépend de la hauteur initiale de l’objet qui chute, ce qui permet d’introduire la notion d’énergie cinétique et d’énergie de position. 

Mesure de vitesse, calcul et conversion d’énergie, étude cinématique vidéo, ce défi d’une heure permet d’aborder différentes notions de physique et d’introduire les élèves au concept d’énergie !

Découvrez la ressource « Mesure de la vitesse d’impact »

« Mesure du séisme à l’impact » : étudier la dissipation d’énergie

Quels sont les paramètres qui influencent le séisme généré lors d’un impact de météorites ? A partir de ce questionnement, les élèves sont invités à modéliser la chute d’une météorite et à étudier les ondes sismiques qui en résultent. Masse, hauteur de chute, nature du support, … En faisant varier ces paramètres et en lâchant des objets sur différents supports, à l’instar d’une météorite qui touche le sol, les élèves mesurent la « vibration » du support grâce au capteur « accéléromètre » d’un smartphone, ce dernier agissant tel un sismographe !

Cette ressource, d’une heure également, sera l’occasion d’approfondir avec les élèves les notions d’énergie cinétique et d’énergie de position, la conversion d’énergie et la dissipation lors de l’impact.

Cette ressource peut être menée en lien avec le professeur de SVT, dans le cadre de l’étude des séismes, et le professeur de technologie, dans le cadre de l’étude des différentes propriétés des matériaux.

Découvrez la ressource « Mesure du séisme à l’impact »

Ces deux ressources ont été développées en partenariat avec Trapèze.digital dans le cadre du projet "Usage des outils numériques en classe" soutenu par CGI et la Fondation Sciences Education Solidarité. Elles ont fait l’objet de relectures par des scientifiques et de plusieurs tests en classe.

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