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écluses

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Les écluses sont nécessaires pour que les embarcations puissent naviguer sur des cours d’eau aménagés présentant des dénivellations. Elles sont constituées d’un compartiment, le sas, délimité par deux portes hermétiques mobiles. Des vannes permettent d’égaliser le niveau de l’eau entre l’intérieur du sas et l’extérieur (le bief), selon le principe des vases communicants.

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• Comprendre le principe de fonctionnement des écluses.
• Montrer comment on prélève de l'énergie potentielle emmagasinée par l'eau au cours de son cycle.

Scénario pédagogique - Télécharger

Ce scénario présente le fonctionnement d'une écluse basé sur le principe physique des vases communicants, il constitue aussi une introduction à la navigation fluviale. L’enseignant sélectionne quelques photos qui permettront aux élèves de cerner le sujet (transport fluvial, port, écluses, cascade, rapides, cartes fluviales, …).

Introduction

L’enseignant introduit le sujet avec des questions, il met à disposition des élèves les documents qu’il a sélectionnés.

Citer les grands moyens de transport. Remarquer que la plupart des grandes villes sont traversées par un ou plusieurs fleuves. Qu’est ce qui a façonné l’économie de ces grandes villes ? Introduire l’importance du transport fluvial. Tous les cours d’eau sont ils navigables ? Quels sont les obstacles à la navigation ?

Il note les réponses au tableau pour y revenir ensuite.

Une solution à la navigation : les écluses

Lancer l’animation Écluses

Sélectionner le sens de la navigation. Le bâteau se trouve face à la porte.

Questionner les élèves sur ce qui va suivre et lancer la séquence pour valider les hypothèses proposées.

Faire le trajet en sens inverse.

Sur quel principe physique se base le fonctionnement des écluses ? Les vases communicants.

Expérimentation : Réaliser une expérience sur les vases communicants : deux réservoirs (bouteilles d’eau) sont reliés par un tuyau souple (tuyau d’arrosage). Observer ce qui se passe quand un réservoir est rempli d’eau dans les 3 cas suivants :

1. les 2 réservoirs sont au même niveau,
2. le réservoir qui contient l’eau est plus haut,
3. le réservoir qui contient l’eau est plus bas.

En déduire les conditions de fonctionnement d’une écluse. Solliciter les élèves avec des cas particuliers. Le niveau le plus bas de la rivière peut il monter si toutes les vannes sont ouvertes ? Les deux portes peuvent elles s’ouvrir en même temps ?...

Ouverture

D’où vient l’eau des rivières ? Des précipitations.

Qu’est ce qui est à l’origine de ce phénomène ? L’évaporation de l’eau réchauffée par le Soleil (l’eau emmagasine l’énergie solaire).

Visualiser la vidéo Cycle de l’eau et s’appuyer sur l’animation Cycle de l’eau pour détailler les étapes.

Conclusion : Le principe des écluses exploite l’énergie solaire.

Une étude de cas intéressante: Comparer le canal de Suez et le canal de Panama. Le premier ne comporte pas d'écluse. Le second oui. Pourquoi ?