Ce travail a été réalisé par un groupe de professeurs lors de la journée d’information sur la mise en oeuvre des nouveaux programmes de 6ème.

Le mot matériau est indissociable de l’objet technique, on en donnera une définition simple comme ressource de départ :

Définition du mot matériau :

Un matériau est une matière d’origine naturelle ou artificielle que l’homme façonne pour faire des objets techniques.
Un matériau est choisi pour ses propriétés en vue d’un usage particulier.

Investigation 1 : classer et repérer les matériaux constitutifs d’un objet technique.

Autour de 2 objets simples du domaine des transports : Planche à roulette, roller.

 Un document représentant une photo de chaque objet avec les repères et leur nomenclature est donné à l’élève.
 L’élève démonte ces objets
 l’élève cite les matériaux constitutifs qu’il connaît déjà puis tente de classer ceux ci en familles : Métaux, plastiques, bois, textiles, composites (pour cette dernière famille difficile à identifier, un autre vocable peut être utilisé comme composé, étranger, bizarre).
 L’élève renseigne le tableau 1 :

Une question du type "y a-t-il des éléments constitués de matériaux indissociables/indémontables des éléments principaux" : il s’agit essentiellement des matériaux utilisés pour la personnalisation de la planche à roulette et du revêtement anti-dérapant.

(*) Le « Nom réel du matériau » sera donné par le professeur lors de la synthèse.

Investigation 2 : le choix d’un matériau est attaché à une fonction technique de l’objet.

 Pourquoi ces matériaux ont-ils été choisis ?

La même démarche peut être utilisée. Les fonctions techniques seront données si l’approche « fonctionnement de l’objet technique » n’a pas encore été abordée, sinon c’est à l’élève de les retrouver.

Note : les matériaux qui sont utilisés pour la personnalisation de l’objet participent à sa fonction d’estime (encre de la sérigraphie pour la planche à roulette, autocollant ... par exemple). Deux colonnes peuvent être ajoutés au tableau : une pour la participation du matériau à la fonction d’usage du produit, et une pour sa fonction d’estime.

Situation problème : pourquoi tel matériau a-t-il été choisi pour assurer telle fonction ? Pour certaines caractéristiques propres.

Pour les objets étudiés (planche à roulettes et rollers) les caractéristiques des matériaux se limiteront à la masse et à la dureté du matériau, éventuellement à l’oxydabilité.

 A l’aide d’éprouvettes identiques en volume (par exemple, 4 cylindres de même longueur et diamètre : tourillon de 10 en hêtre, jonc de pvc de 10mm, acier étiré et aluminium étiré de 10 mm), les élèves réalisent une pesée de ces échantillons.
 Le test de dureté pour qu’il ait un gage de sérieux sera fait en étau sur des échantillons de surface identique en contact avec les mors. Il sera proposé aux élèves de serrer l’échantillon entre les mors de la même façon sur les 4 en prenant soin de définir un nombre de tour de poignée et un index à ne pas dépasser dessiné sur l’étau. L’observation des traces des mors sur les échantillons permet de classer les duretés par exemple 1 pour le plus tendre à 4 pour le plus dur.
 Un test d’oxydabilité peut être ajouté en observant sur plusieurs séances les quatre échantillons en contact avecl’eau.

Des hypothèses de réponses sont attendues dans le tableau 3 :

Valorisation des matériaux :

Au niveau des objets étudiés, le bois utilisé pour la fabrication de la planche peut être un départ concret pour traiter ce point du programme : le bois est recyclable et est un matériau renouvelable non polluant.

Note : On pourra utiliser les exemples de produits issus de la filière bois dont le département de Saône et Loire est riche.

Structuration des connaissances :

A partir des résultats des tableaux 1, 2, 3 et après avoir ajouté au tableau 3 une colonne sur les aptitudes au façonnage (*) de chaque matériau (formage du multiplis de la planche, moulage des supports de roues, moulage des roues, moulage des éléments du roller ...), le professeur opère une structuration des connaissances qui mène l’élève à :
 Reconnaître les grandes familles de matériaux,
 Repérer à quelle famille appartient le matériau,
 Reconnaître les matériaux constituant l’objet étudié,
 Identifier la relation entre solution technique, matériaux et procédés de fabrication.

(*) : cette partie sur le façonnage peut-être difficile à découvrir par les élèves eux-mêmes sur les objets étudiés ici.

Travail réalisé par Roland Boissard - Daniel Mayau - Jean-Paul Merlin - Didier Périgault - Didier Puget