Programme de physique collège (flottabilité)

[seirarah]

Bonjour !

Comme dit dans ma présentation, j'étudie dans le but de devenir professeur des écoles. Il m'a été demandé de constituer un dossier sciences sur un thème précis. Je travaille donc sur le thème "Coule et flotte" au niveau primaire, mais il faut cependant le transposer au niveau collège, et c'est ici que je rencontre un problème.

J'ai beau faire des recherches, je ne sais pas vraiment quels éléments sont de ce niveau. " Coule et flotte" traite de la masse des objets, j'ai aussi vu que l'on pouvait parler de la masse volumique. Mais d'après mes recherches, ce n'est pas un niveau collège. Il y aurait aussi le principe de la poussée d'archimède, j'ai vu qu'il était étudié en seconde, mais j'ignore à quel moment dans le programme.

Je ne sais pas si vous pouvez répondre à ma question, mais connaissez-vous des notions en rapport avec "Coule et flotte" vues au collège ? Je dois avouer qu'à force de tourner en rond sur les différents sites, je suis perdue...

Merci à vous !
Cordialement, une ancienne étudiante littéraire paumée.
-----

[fulmen]

Bonjour !

Comme dit dans ma présentation, j'étudie dans le but de devenir professeur des écoles. Il m'a été demandé de constituer un dossier sciences sur un thème précis. Je travaille donc sur le thème "Coule et flotte" au niveau primaire, mais il faut cependant le transposer au niveau collège, et c'est ici que je rencontre un problème.

J'ai beau faire des recherches, je ne sais pas vraiment quels éléments sont de ce niveau. " Coule et flotte" traite de la masse des objets, j'ai aussi vu que l'on pouvait parler de la masse volumique. Mais d'après mes recherches, ce n'est pas un niveau collège. Il y aurait aussi le principe de la poussée d'archimède, j'ai vu qu'il était étudié en seconde, mais j'ignore à quel moment dans le programme.

Je ne sais pas si vous pouvez répondre à ma question, mais connaissez-vous des notions en rapport avec "Coule et flotte" vues au collège ? Je dois avouer qu'à force de tourner en rond sur les différents sites, je suis perdue...

Merci à vous !
Cordialement, une ancienne étudiante littéraire paumée.

salut,

pour ce qui est de la poussé d'Archimède je suis en train de la voir en seconde et la masse volumique en début d'année.

cependant, sur ton thème je ne voit pas trop ce que tu peux mettre car je ne me rappelle pas avoir abordé ce thème durant mes années collèges.
tu peux peut-être parler de l'état de l'eau, et sa formule chimique, et de ses autres caractéristiques,...

cdt,
ful,

[seirarah]

salut,

pour ce qui est de la poussé d'Archimède je suis en train de la voir en seconde et la masse volumique en début d'année.

cependant, sur ton thème je ne voit pas trop ce que tu peux mettre car je ne me rappelle pas avoir abordé ce thème durant mes années collèges.
tu peux peut-être parler de l'état de l'eau, et sa formule chimique, et de ses autres caractéristiques,...

cdt,
ful,

Merci beaucoup de ta réponse qui m'ait très utile ! Te souviendrais-tu par hasard des noms des chapitres quand tu as abordé la masse volumique et la poussée d'archimède ? Ou bien du thème vu en cours ?

Un grand merci à toi !
Cordialement,
seira'

[LPFR]

Bonjour.
Je ne connais pas les programmes et je ne peux pas vous aider.

Pour ce qui est de flotter-couler, les concepts sont la densité (masse volumique), le poids et le principe d'Archimède.

Ça ne fera pas un dossier très épais. On pourrait ajouter la raison physique de la poussée d'Archimède. Mais cela risque de dépasser le niveau des victimes. Car il faut parler de pression hydrostatique et des forces dues à cette pression.

Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[seirarah]

Bonjour,

Merci d'avoir pris le temps de répondre.

Finalement je me rend compte que faire un travail niveau collège sera impossible, vu que tous les thèmes abordés semble être au moins étudiés en seconde. Pour ce qui est de la grandeur du dossier ce n'est pas bien grave, il y a un maximum de 5 pages ( niveaux primaires et secondaires compris).

Cordialement,
Seira'

[Makemake]

Bonjour Seirarah,

En 5ème, il y a une petite partie du programme de chimie qui traitre de la masse et du volume.
L'objectif c'est que les élèves arrivent bien à différencier ces deux grandeurs (ce qui n'est pas ultra évident à leur âge)...
Qu'un objet "gros", ce n'est pas forcément un objet "lourd".
Pour leur faire mesurer le volume d'un petit objet, on réalise l'expérience d'Archimède dans une éprouvette graduée.

C'est là qu'on peut placer la question de flottabilité :
Après leur avoir fait mesurer le volume d'un objet lambda, on leur lance un défi : celui de mesurer le volume d'un bouchon de liège avec cette méthode.
Ils se lancent, confiants...
On en profite pour se moquer un peu d'eux quand on les voit galérer à garder le bouchon de liège sous l'eau en le poussant avec le doigt, puis on applaudit les p'tits malins qui ont l'idée de le lester pour le maintenir immergé.

C'est un exercice pas mal, ça les oblige à réfléchir à la méthode : d'abord mesurer le volume du lest seul, puis celui du bouchon avec son lest, puis faire la soustraction.

Après on leur demande s'ils peuvent trouver la raison pour laquelle le bouchon flotte... (là, en général, il faut guider leur réflexion) Ils pèsent le bouchon avec une balance électronique (selon sa sensibilité, il faut parfois en peser une dizaine à la fois et diviser). S'ils galèrent encore, on leur demande quelle serait la masse d'un volume d'eau équivalent. On peut leur laisser déduire que si un objet a une masse inférieure à celle d'un volume d'eau équivalent, il flotte.
Pas besoin à ce niveau de donner davantage d'explications...

Bon, ça, je ne le cache pas, c'est très légèrement hors programme, mais je le fais chaque année, ça marche plutôt bien !

Au revoir !

[seirarah]

Bonsoir !

Merci beaucoup de votre réponse très détaillée Makemake ! Je dois dire que cela m'aide grandement ! En regardant le programme de 5ième j'ai vu qu'une partie était consacrée à la relation entre masse et volume, mais je ne voyais pas vraiment comment le travailler. Idem pour la 3ième. Par contre je n'ai toujours rien trouvé pour la 4ième, si ce n'est la mesure des masses.

Encore merci d'avoir pris le temps de répondre !

Cordialement,
Seira'

[seirarah]

Grace à vous tous, je pense être moins perdue !

Si j'ai bien compris tous vos messages, les concepts de flottabilité, masse volumique (poids et densité) et de poussée d'Archimède se trouveraient à la frontière du collège et du lycée. En sachant que le programme peut être adapté suivant les séances des enseignants. Je devraient donc me concentrer sur ces points pour faire mon dossier.

Encore merci de votre aide !

Seira'

[Makemake]

Rebonsoir,
Le programme de 4ème aborde le thème de l'air.
Entre autres, on mesure en classe la masse d'un litre d'air (dans les conditions de température et de pression de la salle de classe).
On commence par peser un ballon de basket bien gonflé.
On le vide d'un litre d'air par déplacement d'eau dans une éprouvette graduée retournée au-dessus d'un cristallisoir.
On pèse à nouveau le ballon allégé d'un litre d'air... On trouve qu'1 litre a une masse d'environ 1 g (ça marche plutôt bien sans avoir à tricher)

Et là, question aux élèves (ou exercice d'application) : à votre avis, par quel miracle une montgolfière parvient-elle à flotter dans l'air ? Un litre d'air chaud est plus léger qu'un litre d'air froid ! (on peut le justifier avec le modèle moléculaire de l'air)
On espère que les élèves se souviennent de l'année précédente avec le bouchon de liège : si l'objet a une masse inférieure à la masse d'un même volume d'air, il flotte dans l'air !

Pour le programme de 3ème, ça me parait plus compliqué.
Peut-être serait-il possible d'évoquer la poussée d'Archimède dans la partie mécanique, on y aborde la notion de poids... mais pas vraiment celle de force...
De plus, le programme est un peu trop dense pour qu'on puisse se permettre de dériver sur la poussée d'Archimède, alors on laisse ça aux collègues du lycée.

Bonne soirée !

Edit : je viens juste de voir votre réponse précédente, j'espère que ces nouvelles précisions vous seront utiles.

[seirarah]

Vos précisions me sont très utiles Makemake, vous m'êtes réellement d'une grande aide. Je vois que le programme de 4ième serait plutôt hors-sujet par rapport à mon thème qui se concentre plus sur la flottabilité des matériaux dans l'eau, et non pas sur l'air. En regardant le programme de 3ième de physique datant de 2008, j'ai vu qu'il y avait aussi une partie consacrée au poids et à la masse d'un corps, mais c'est dans un chapitre consacré à la gravitation, donc je ne pense pas que cela soit vraiment dans mon sujet.

Je me demandais, lorsque vous faite l'exercice des bouchons de liège, employez-vous le terme de "masse volumique", où est-ce appelé d'une manière ? Je vous le demande, parce que je ne me souviens pas avoir traité ce sujet quand j'étais moi-même au collège (bien que cela date un peu maintenant), et que d'après les programmes le terme "masse volumique" n’apparaît qu'en début de 2nd.

Merci à vous !
Cordialement,
Seira'

[Makemake]

Alors non, effectivement, je ne parle pas de "masse volumique" parce qu'il est bien précisé, noir sur blanc, dans le BO officiel des programmes de physique-chimie (p.14), je cite :
"Les grandeurs masse volumique et concentration massique sont hors programme"

Et comme il est possible que vous soyez un inspecteur qui rode sur ce forum incognito, je ne l'avouerai jamais !

Bon sinon, sans rire, oui, j'en parle, je le cite, parce que ce serait trop bête de passer à côté alors qu'on est si proche de la notion... Mais seulement à l'oral, pas à l'écrit et surtout pas dans un contrôle parce que ça n'est pas exigible...
Après, pour filouter, il est toujours possible de trouver un exercice qui aborde éhontément la notion.
Comme je le disais dans un message précédent, nous sommes à la limite du programme.

Vous remarquerez que dans l'expérience du bouchon de liège, on ne fait que comparer la masse du bouchon à celui d'un volume équivalent d'eau, jamais on n'a besoin de parler de "masse volumique".

Cordialement

[seirarah]

J'avais bien vu que les "grandeurs masse volumique et concentration massique" étaient signalées hors programme, c'est d'ailleurs ce qui me causait problème. On nous enseigne à l'IUFM à respecter les programmes à la lettre (le BO c'est votre bible, votre livre de chevet !), mais ayant fait des stages en école j'ai pu voir que ce n'était strictement pas le cas (surtout en maternelle).

Je vous remercie de vos éclaircissements, je pense que j'ai maintenant une meilleure idée de ce que je dois faire. Je vais donc rester à cheval sur le programme du collège et du lycée : aborder les connaissances vues en 5ième (comparaison masse-volume en parlant rapidement de la masse volumique et aborder la flottaison) puis faire le pont avec les connaissances vues en 2nd (revoir la flottaison et parler avec plus de précision de la masse volumique, avant d'aborder la notion de poussée d'archimède).

Il va maintenant falloir que je trouve des leçons correctes au niveau des contenus et assez complètes sur le sujet. On m'a dit de rester dans des explications simples, qui seraient compréhensibles pour des personnes qui n'y connaissent rien. Mais bon, pour être en mesure de fournir des explications simples, il va d'abord falloir que je sois implacable sur le sujet ! Ce qui n'est pas si simple...

J'ai déjà fouillé dans beaucoup de manuel de lycée, et j'ai remarqué que toute les filières n'abordaient pas le thème de la masse volumique passées la 2nd. Ou bien devrais-je me contenter du programme de 2nd, les notions abordées en Terminale STD2A et ST2S me semblant un peu trop complexes.

Je vais poursuivre mes recherches !

Merci à vous pour toutes vos informations que je garde très précieusement,
Cordialement,
Seira'

[LPFR]

Bonjour.
Je pense que la grosse difficulté et la raison pour laquelle les programmes ne veulent pas de la masse volumique est les deux notions de masse et poids. J'imagine que l'on continue à parler des poids et des forces en kilogrammes.
Si c'est le cas, c'est dommage. Le SI ("Système International" dans lequel la masse est en kg et la force en Newtons) à été instauré il y a un demi-siècle.
Mais je reconnais que faire passer les deux concepts n'est pas simple.
Au revoir.

[Makemake]

Bonjour LPFR,

Effectivement, les différences entre "masse" et "poids" ne sont pas connues des élèves de 5ème. Nous (les profs de physique de collège), nous efforçons en classe de toujours bien parler de "masse" aux élèves, de les reprendre quand ils parlent de "poids", même si, pour eux, ce sont des notions synonymes.

Après, c'est deux ans plus tard, en classe de troisième que s'étudient réellement les concepts de poids et de masse, dans la partie du programme traitant de la gravitation (le poids étant défini comme une force, exprimée en newton, mesurée avec un dynamomètre, proportionnel à l'intensité de pesanteur sur Terre 9,8 N/kg).
On parle du poids de Neil Armstrong sur la Lune, de leur poids à la surface du Soleil ou à la surface de Deimos. Et pour leur permettre de se donner une image de l'effet du poids sur ces astres, on leur demande : "quelle masse devriez-vous avoir sur la Terre pour ressentir un tel poids ?"

Et là seulement, on exige des élèves qu'ils soient précis dans leur vocabulaire, surtout dans leurs copies.

Au revoir.

[fulmen]

Te souviendrais-tu par hasard des noms des chapitres quand tu as abordé la masse volumique et la poussée d'archimède ? Ou bien du thème vu en cours ?

le chapitre parlait des caractéristiques des espèces chimiques : donc densité, masse volumique propre à chaque espèce

ps pour Makemake: c'est pas sympa de se moquer de ses élèves qui n'ont pas l'intelligence de lester un bouchon de liège dans l'eau

cdt,
ful

[fulmen]

Il va maintenant falloir que je trouve des leçons correctes au niveau des contenus et assez complètes sur le sujet. On m'a dit de rester dans des explications simples, qui seraient compréhensibles pour des personnes qui n'y connaissent rien. Mais bon, pour être en mesure de fournir des explications simples, il va d'abord falloir que je sois implacable sur le sujet ! Ce qui n'est pas si simple...

la masse volumique est un concept assez simple : c'est la masse d'un litre d'un élément, eau, cuivre, O2,... elle est donné par la formule p=m/v (p=rôt unité de la masse volumique en g.ml-1; v en ml, g en gramme)
tu peux aussi faire un parallèle avec la densité.
et j'ai lu que tu voulais parler de la concentration massique: je te le déconseille. (en 2nd c'est déjà difficile vu les dégât que ça fait dans ma classe)

[LPFR]

la masse volumique est un concept assez simple : c'est la masse d'un litre d'un élément, eau, cuivre, O2,... elle est donné par la formule p=m/v (p=rôt unité de la masse volumique en g.ml-1; v en ml, g en gramme)
tu peux aussi faire un parallèle avec la densité.
...

Re.
Désolé, mais la masse volumique est la masse d'un mètre cube. Pas celle d'un litre.
Ainsi, la masse volumique de l'eau n'est pas '1' mais 1000 kg/m³

Et je ne me prononce pas sur la "densité" qui est enseignée actuellement en France comme ce que dans le reste de l'Univers on appelle "densité relative". Peut-être pour pouvoir continuer à dire "la densité de l'eau est 1", comme à l'époque du système CGS (g/cm³) (il y a un demi siècle).
A+

[seirarah]

Merci à tous pour vos nombreux éclaircissements ! La physique c'est pas si simple que ça, entre les différentes formules, unités... je vais devoir bosser ! Après j'ai trouvé des cours en ligne intéressants, et qui semblent corrects.

Je pense connaitre à peu près mon plan. Je vais d'abord dire qu'en cycle 1 on apprend aux élèves à découvrir les formes des matières : petit/grand et lourd/léger. Mais plus tard on apprend que d’autres facteurs entre en compte : l'exemple de la bûche qui flotte mais qui est pourtant plus lourde que le clou qui lui coulera. Il s'agit alors d'éliminer les conceptions initiales des élèves en montrant que ce n'est ni la taille, ni le "poids" (masse est trop compliquée pour des cycles 1-2) qui importent, mais bien la forme et la matière.

Ensuite c'est au collège, en classe de 5ième on parle de masse et de volume, mais c'est en 3ième que l'on introduit réellement le sujet en différenciant la masse du poids qui est en réalité une force. On enlève les conceptions des élèves qui s'imaginent que ce sont deux notions identiques (comme beaucoup de monde d'ailleurs). En parlant du volume en 5ième on peut aussi introduire le thème de la flottabilité, et évoquer rapidement Archimède.

Pour finir, le concept de la masse volumique et de densité n'entre vraiment en compte qu'au lycée dans un chapitre consacré aux caractéristiques des espèces chimiques (J'ai trouvé des tableaux qui répertorient des masses volumiques et des densités connues, je pense pouvoir m'en servir). On ne se contente plus de comparer la masse au volume, mais on fait maintenant des calculs et on introduit la formule. Il est aussi possible de parler de la poussée d'Archimède plus concrètement qu'au collège.

Voilà, je pense que je commence à voir le bout du tunnel grâce à vous tous ! Merci infiniment de votre aide ! Après cette partie, il va falloir que je fasse un pont avec les connaissances des élèves de cycle 1-2, ce qui va être d'avantage dans mes cordes !

Encore merci !
Cordialement,
Seira'