ScientifiQ - 3e cycle, Série B by Les Éditions CEC

Science et technologie

3e cycle | Série B

UNIVERS MATÉRIEL Chantal Bergeron

Comment les

s de mer t e u r to l’océ an ?

trouvent-elles

NOTIONS, ACTIVITÉS ET EXPÉRIENCES

Ma démarche

u q f i i e i sc n t e

Je me pose des questions.

Je pense que… Ah oui ? Pourquoi ?

J’émets des hypothèses.

Je réalise des expériences. J’ai découvert que...

Je fais des observations.

Je tire des conclusions.

Je planifie des expériences.

Science et technologie

3e cycle | Série B

S cientifi

UNIVERS MATÉRIEL

Chantal Bergeron

Comment les

s de mer t e u r to l’océ an ?

trouvent-elles

9001, boul. Louis-H.-La Fontaine, Anjou (Québec) Canada H1J 2C5 Téléphone : 514-351-6010 • Télécopieur : 514-351-3534

MATÉRIEL Rermerciements Les Éditions CEC tiennent à remercier les consultants qui ont contribué au développement de la collection avec leurs commentaires et suggestions :

Texte original Chantal Bergeron Direction de l’édition Amélie Ménard

Janie Cléroux, CS des Chênes

Direction de la production Danielle Latendresse

Pierre Côté, CS Marguerite-Bourgeoys

Direction de la coordination éditoriale Rodolphe Courcy

Mélissa Drolet, CS des Navigateurs

Charge de projet Geneviève Valotaire

Geneviève Labrecque, CS de la Capitale

Consultation scientifique Yannick Bergeron, Collège St-Jean-Vianney

Francine Médane, CS de Montréal

Consultation pédagogique Myriam Boutin, CS des Draveurs David Laplante, CS de Sorel-Tracy Nathalie Lussier, CS de Montréal

Audrey Roy, CS de la Capitale

Annie Jean, CS de la Seigneurie-des-Mille-Îles Cathy Maheux, CS de la Capitale

Table des

e i t r ma è s

Cédric Pichette, Externat Saint-Cœur de Marie Nathalie Trempe Enfin, l’Éditeur remercie l’ensemble des autres enseignantes et enseignants qui l’ont aidé à bien répondre aux réalités et aux pratiques des classes d’aujourd’hui.

Révision linguistique Nicole Blanchette Correction d’épreuves Marie Théorêt Conception et réalisation graphique Marie-Andrée Charette, Kanoca infographie Chantale Richard-Nolin Illustrations Michel Rouleau (p. 6, 13, 19) Rémy Simard

magnétisme et l’électricité Le

Sources iconographiques

Istock : CV : tortue © HAYKIRDI. p. 1 : recyclage © BanksPhotos. p. 2 : aimant et corde © malerapaso ; classe © manonallard. p. 8 : aurores polaires © Skyimages ; lightpix. p. 10 : tortue © manuocen. p. 15 : voyageuse © Charday Penn ; jeune femme avec smoothie © Moyo Studio. p. 19 : générateur © AlexLMX. Glossaire : aube © july7th. Autres sources : p. 18 : générateur électrique de Faraday © stock montage, Getty Images. p. 19 : centrale Manic 5 © Hydro-Québec. p. 20 : centrale de Beauharnois © Hydro-Québec.

La Loi sur le droit d’auteur interdit la reproduction d’œuvres sans l’autorisation des titulaires des droits. Or, la photocopie non autorisée – le photocopillage – a pris une ampleur telle que l’édition d’œuvres nouvelles est mise en péril. Nous rappelons donc que toute reproduction, partielle ou totale, du présent ouvrage est interdite sans l’autorisation écrite de l’Éditeur.

1 La force mystérieuse des aimants ..................................... p. 2 2 Le plus gros aimant permanent du monde !........................................ p. 8 3 Un aimant pas comme les autres : l’électroaimant................................ p. 13 4 Comment produire de l’électricité ?............................... p. 18

En résumé .................................................. p. 22 Le petit glossaire illustré

ScientifiQ, Cahier d’apprentissage, 3e cycle – Série B, Comment les tortues de mer trouvent-elles l’océan ? © 2021, Les Éditions CEC inc. 9001, boul. Louis-H. Lafontaine Anjou (Québec) H1J 2C5 Tous droits réservés. Il est interdit de reproduire, d’adapter ou de traduire l’ensemble ou toute partie de cet ouvrage sans l’autorisation écrite du propriétaire du copyright. Seules les pages portant la mention « Reproduction autorisée » peuvent être reproduites. Dépôt légal : 2021 Bibliothèque et Archives nationales du Québec Bibliothèque et Archives Canada ISBN : 978-2-7662-0361-1 ISBN : 978-2-7662-0314-7 (Ensemble de trois fascicules) ISBN : 978-2-7662-0328-4 (Ensemble de trois fascicules, version maZoneCEC, accès 1 an, livraison postale)

Imprimé au Canada 1 2 3 4 5 25

Shutterstock : Motifs d’atomes : pro500. Pictogrammes © tulpahn. p. 1 : sol © Gearstd ; IRM © Juice Verve. p. 2 : objets métalliques © Hurst Photo ; pièce de 2 $ © Fat Jackey ; ballon de soccer © irin-k ; grille-pain © SeDmi ; chocolat chaud © nelea33 ; crayons © Andris Tkacenko. p. 3 : aimants sur supports © Emre Terim. p. 4 : aimants et limaille © ShutterStockStudio ; MilanB ; schémas de champs magnétiques © VectorMine ; boussole ancienne © hjochen. p. 5 : réfrigérateur © New Africa ; lettres aimantées © fredex ; aimant et trombones © 3DMAVR ; aimants tubulaires © Lestertair ; chaîne de montage © Dusan Petkovic. p. 6 : boussole © Sashkin. p. 7 : aimant en U © White Space Illustrations ; aimant bouton © NikolayN. p. 8 : forêt © Piotr Krzeslak ; Terre © Mopic ; aimant © White Space Illustrations. p. 9 : carte et boussole © Duet PandG. p. 10 : tortues © Kjersti Joergensen ; bernaches © Daniel Bruce Lacy ; Ginette Leclair ; monarque © Ondrej Prosicky. p. 11 : rose des vents © Gokce Gurellier. p. 14 : prise électrique © Mr.Teerapong Kunkaeo ; haut-parleur © CHIARI VFX ; fil enroulé © Fouad A. Saad ; jeune garçon et haut-parleurs © Mike_shots ; spectateurs © Juraj Kamenicky ; jeune fille © Halfpoint ; disque dur © patruflo. p. 15 : portière et télécommande © tungtaechit ; centre de recyclage © dvande. p. 16 : trombone © ex_artist ; attache parisienne © Rakic. p. 18 : laboratoire © Morphart Creation. p. 19 : barrage de la rivière Magog © Pierre Leclerc. p. 20 : centrale de Beauharnois © Adwo ; lampe de poche © Roger Brown Photography ; éoliennes de Cap-Chat © engel.ac ; dynamo de vélo © Patrick Daxenbichler ; turbine marémotrice © Doug McLean. p. 21 : centrale hudroélectrique © MSSA. Glossaire : athmosphère © leeborn ; biomasse © nostal6ie ; aimant en U © New Africa ; GPS © one photo ; limaille © xpixel ; éoliennes de Cap-Chat © engel.ac ; routes © Tongsai ; aimant © White Space Illustrations ; tube © Phonlamai Photo.

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Salut !

Savais-tu que…

Ta vie ne serait pas la même sans les aimants ! Dans les chaînes d’emballage alimentaire, des aimants empêchent que des pièces métalliques se retrouvent dans la nourriture. Une grande partie du recyclage en usine se fait au moyen d’aimants et des champs magnétiques qu’ils produisent.

On retrouve des aimants dans plusieurs appareils médicaux. Par exemple, l’imagerie par résonance magnétique permet d’obtenir des vues en 2D ou en 3D de l’intérieur du corps, sans avoir à faire de chirurgie. Grâce à l’eau, au vent ou à l’énergie des marées, une turbine fait tourner une bobine remplie d’aimants : voilà l’électricité !

Travailler en électromécanique Rachel est électromécanicienne. Elle adore résoudre des problèmes et comprendre comment les machines fonctionnent. Elle installe et modifie des équipements électriques et électroniques. Elle peut aussi réparer et entretenir des moteurs électriques. Grâce à son travail, Rachel connaît bien les champs magnétiques et l’électricité ! Magnétisme et électricité

gros aimant permanent mond e !

Le plus

GPS Système de localisation par satellite.

Rachel marche depuis deux heures dans la forêt et elle a peur de s’être perdue. Son téléphone est déchargé, son GPS ne fonctionne pas : elle n’a aucun moyen pour s’orienter. Par contre, elle sait que si elle marche vers le nord, elle trouvera la route qui borde la rivière.

Un champ magnétique protecteur La Terre possède un immense noyau entouré d’une enveloppe de fer liquide. Comme la Terre tourne, le liquide tourne lui aussi autour du noyau et produit un champ magnétique. C’est comme s’il y avait un immense aimant sur l’axe de rotation de la Terre.

Atmosphère Enveloppe de gaz qui entoure la Terre.

Un éclatant spectacle lumineux ! Si les particules de vent solaire sont trop nombreuses pour être absorbées par le bouclier magnétique de la Terre, elles sont déviées vers les pôles. Là, elles entrent en collision avec des gaz présents dans l’atmosphère. On assiste alors à un merveilleux spectacle : les aurores polaires !

Une aurore polaire est appelée aurore boréale quand elle se produit dans l’hémisphère Nord et aurore australe quand elle se produit dans l’hémisphère Sud.

MATÉRIEL

Le champ magnétique produit par la Terre protège la vie sur notre planète. Il forme un bouclier magnétique qui absorbe les particules mortelles du vent solaire et les empêche de nous atteindre.

Si elle avait une boussole, Rachel pourrait trouver son chemin. En effet, tu as vu que l’aiguille d’une boussole indique le pôle Nord géographique de la Terre.

Rachel vide son sac à dos. Peut-être y trouvera-t-elle ce qu’il faut pour construire une boussole ? Eurêka ! J’ai trouvé comment faire

une boussole !

Ce qu’il y a dans le sac de Rachel : • une bouteille d’eau à moitié remplie

• une aiguille à coudre et un bout de fil

• une tasse en plastique

• un cellulaire déchargé

• son carnet d’observation à fermeture magnétique

• une bouteille de crème solaire et du chasse-moustiques

• dans son carnet, quelques feuilles retenues par un trombone métallique

1. Et toi, quels objets du sac de Rachel choisirais-tu pour fabriquer une boussole ?

Magnétisme et électricité

Selon les scientifiques, certains animaux, comme les oiseaux migrateurs et les tortues de mer, sont capables de détecter les lignes du champ magnétique terrestre pour s’orienter. C’est un peu comme s’ils avaient une boussole dans leur corps !

Dès leur naissance sur la plage, les tortues de mer se dirigent rapidement vers l’océan où elles vont se nourrir et grandir.

s com pren nent Les scientifique aux ont e certai ns an im aujourd’hui qu am ps percevoi r les ch la ca pacité de la Terre pour se mag néti ques de core toutes ils n’ont pas en déplacer. Mai s nt ai nsi r le sujet. Ils vo les réponses su et tre server et d’ém contin uer d’ob prendre pour bi en com des hypoth èses ph énomèn e. et analyser ce

Au Québec, lorsque l’hiver approche, certains oiseaux nous quittent pour rejoindre des pays plus chauds, où ils pourront trouver de la nourriture. Lors de leurs longs trajets, ils utilisent des points de repère visuels comme les montagnes ou les lacs. Mais savais-tu que c’est principalement le champ magnétique terrestre qu’ils utilisent comme boussole ?

Les bernaches du Canada migrent deux fois par année. À l’automne, elles volent vers le sud pour fuir notre hiver froid. Elles reviennent au printemps pour donner naissance à leurs petits.

Chaque année, à l’automne, des millions de monarques quittent le Canada pour migrer jusqu’au Mexique. Ils parcourent ainsi environ 5 000 km pendant deux longs mois. Toute une boussole naturelle !

MATÉRIEL

Les animaux ne perdent pas le nord !

À toi de Fabrique ton électroaimant

jouer!

Pour fabriquer ton électroaimant, revois la description et le schéma de la page 13. Voici quelques questions pour te guider dans la construction de ton électroaimant. Celui-ci doit être capable de soulever des trombones !

Je me pose des questions.

De quoi est composé l’électroaimant ? Quel est son principe de fonctionnement ? Comment envoie-t-on du courant dans le fil électrique ?

Je planifie des expériences.

Le fil électrique et le clou deviennent Je te conseille de débrancher la pile

Tu dois trouver un moyen d’augmenter ou de diminuer le nombre de trombones que ton électroaimant est capable de soulever.

Tu dois garder des traces de tes essais et de tes résultats. Le tableau de la page suivante peut t’aider.

Tu peux aussi prendre des photos ou faire une vidéo de ton expérimentation.

de ton montage quand il n’est pas en fonction. Sinon, elle se déchargera rapidement ! Tu pourrais aussi ajouter un interrupteur de courant à ton montage. Voici une idée pour en fabriquer un : utilise un trombone et deux attaches parisiennes métalliques piquées dans du carton.

LE MATÉRIEL • une ou plusieurs piles de 1,5 V • 50 cm de fil de cuivre dénudé aux extrémités • un clou ou une vis en acier ou en fer • des trombones en métal ou de petits objets métalliques • du ruban adhésif

MATÉRIEL

chauds : attention de ne pas te brûler !

Je réalise des expériences.

Nombre de trombones soulevés par l’électroaimant pour chaque essai Essai

Ce que j’ai fait

Nombre de trombones soulevés

1 2 3 4 5 4

Compare tes résultats avec ceux des autres élèves de ta classe.

2. Qu’est-ce qui explique l’augmentation ou la diminution du nombre de trombones soulevés par ton électroaimant ?

3. Est-ce qu’il y a une limite au nombre de trombones soulevés ?

Je pense que… Ah oui ? Pourquoi ?

J’émets des hypothèses.

4. Que se passera-t-il si tu remplaces le clou de ton montage par un bâton en bois ou par une règle en plastique ? Pourquoi ?

Je tire des conclusions.

5. Que peux-tu conclure à propos de la puissance d’un électroaimant ?

Magnétisme et électricité

é s u é m r

Magnétisme et électricité 9

11 13 2 14

Horizontal 1

C’est la source d’énergie d’une centrale hydroélectrique.

Il a deux pôles et il attire certains objets métalliques.

C’est le type de champ produit par un aimant.

C’est ce qui fait tourner les pales d’une éolienne.

C’est l’un des deux pôles d’un aimant.

Elle nous indique le nord.

Elle est entraînée par l’eau dans une centrale hydroélectrique.

Elle produit de l’électricité grâce à l’énergie fournie par le vent.

MATÉRIEL

Vertical 9

Nom de famille de celui qui a construit le premier générateur électrique.

10 L’aimant 11 C’est

en a deux, la Terre aussi.

ce qui fait fonctionner une usine marémotrice.

C’est l’un des deux pôles d’un aimant.

C’est un aimant temporaire.

C’est le plus gros aimant permanent que nous connaissons.

Le petit

e r i s s a o l illustré g

Atmosphère Enveloppe de gaz qui entoure la Terre.

Limaille Petits morceaux métalliques.

Aube Palette d’une roue hydraulique.

Pale Dispositif qui, en tournant, met en mouvement un fluide (air, eau) ou est mis en rotation par le mouvement du fluide.

Biomasse Matière organique (ex. : résidus agricoles ou forestiers) qui peut être transformée en énergie.

Parallèle Toujours à égale distance.

Ferromagnétique Se dit d’un métal ou d’un alliage de métaux qui peut s’aimanter sous l’action d’un champ magnétique.

Pôle Chacune des deux extrémités opposées d’un aimant, ou chacun des points opposés d’une planète.

GPS Système de localisation par satellite.

Tubulaire En forme de tube.

La toute nouvelle collection ScientifiQ propose une formule unique par fascicule pour enseigner la science et la technologie.

Choix de 6 fascicu les par cycle pour abor der les 3 univ ers

Chaque fascicule plonge l’élève au cœur d’une démarche scientifique stimulante et propose : des concepts scientifiques en lien avec l’actualité et le quotidien des élèves ; des thèmes passionnants qui invitent à la découverte de métiers ; un contenu riche et abondamment illustré ; des activités variées, ludiques et originales ; des expériences faciles à réaliser en classe ; un résumé des connaissances acquises ; un glossaire illustré.

Chaque fascicule est accompagné d’un vaste volet numérique varié et dynamique ! Sur maZoneCEC, accédez aux fascicules et aux guides en format numérique ainsi qu’à de nombreux enrichissements dont : le corrigé complet de chaque fascicule ; des informations supplémentaires dans le cahier numérique (Clic +) ; du matériel reproductible dont des activités complémentaires, des fiches d’accompagnement pour les expériences, des évaluations et des grilles d’observations ; des exercices interactifs autocorrectifs ; des quiz au TNI pour un apprentissage dynamique en classe ; des animations en 2D et en 3D pour simplifier la compréhension de notions scientifiques ; des hyperliens pour aller encore plus loin dans les apprentissages.

Pour cha que 2 vidéos d fascicule, ’expérien ces réalisées p a r Yannick B ergeron