L’énergie

• L’énergie est la capacité de faire un travail. Cela signifie que l’énergie permet d’accomplir des choses.
• Nous avons besoin d’énergie pour jouer et pour grandir. Grâce à elle, les voitures roulent et les avions
• volent. L’énergie sert également à faire fonctionner les ordinateurs, les jeux vidéo et les luminaires.
• L’énergie permet aussi de cuire les aliments et de nous réchauffer en hiver. Nous avons besoin d’énergie
• pour tout ce que nous faisons!
• D’où vient l’énergie? La plus grande partie de l’énergie vient du Soleil!
• L’énergie provenant du Soleil peut être captée sous forme de chaleur ou de lumière.
• L’énergie du Soleil est présente dans le vent, l’eau, la biomasse et les combustibles fossiles.
• Le Soleil, qui est la principale source d’énergie sur la Terre, est à l’origine des sources d’énergie suivantes.

Avant l’activité

• Découper le papier jaune de la manière suivante :
  • Un grand cercle (le Soleil)
  • Bandes (rayons du Soleil) appelées bande A dans les instructions; prévoir en découper une par élève
• Découper le long des lignes de la Feuille d’activité – Le soleil des organismes vivants. Prévoir une bande par élève (appelée B dans les instructions).

Démarche

1. Distribuer les bandes B. Demander aux élèves de nommer ce qu’il y a sur l’image, et d’inscrire ce nom (p. ex., « cochon ») sur la bande B.
2. Remarque : S’il y a lieu, inscrire le nom de l’animal ou de la plante au tableau, afin que les élèves puissent les recopier.
3. Distribuer la bande A. Demander aux élèves de coller la bande B sur la bande A.
4. Recueillir toutes les bandes et les fixer avec de la colle ou du ruban adhésif, perpendiculairement, autour du grand cercle jaune.
5. Demander aux élèves de nommer ce qu’ils viennent de fabriquer : un soleil!
6. Expliquer que les êtres vivants se trouvant sur les rayons de soleil tirent leur énergie du Soleil.

Suggestion

Demander aux élèves de faire un remue-méninges d’organismes vivants. Écrire les réponses au tableau. Demander à chaque élève de choisir son organisme vivant préféré figurant au tableau, puis de transcrire le nom directement sur sa bande de papier jaune.

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Matériel

• Morceaux de plastique noir, un par petit groupe d’élèves
• Morceaux de plastique transparent ou de couleur pâle, un par petit groupe d’élèves
• Feuilles d’observation – Chaud ou non?, une par élève
• Optionnel : la photo d’un chauffe-eau solaire

Remarque : Cette expérience peut aussi se faire avec des objets noirs ou de couleur foncée, qui seront comparés à des objets transparents ou de couleur pâle.

Avant l’activité

Par une journée ensoleillée, amener la classe à l’extérieur. Si ce n’est pas possible, demander aux élèves d’utiliser leur mémoire et leur imagination pour effectuer les exercices suivants.

1. Demander aux élèves de se tenir debout dans un endroit ensoleillé.
2. Leur demander de se déplacer vers un endroit ombragé.
3. Leur demander de comparer la température de l’endroit ensoleillé à la température de l’endroit ombragé.

Démarche

1. Faire cette expérience par une journée ensoleillée. Répartir les élèves en petits groupes. Distribuer les morceaux de plastique (ou les objets) à chaque groupe.
2. Demander aux élèves de tâter le morceau de plastique et de décrire la température du plastique noir comparée à celle du plastique transparent (plus chaud, moins chaud ou pareil). Leur demander d’inscrire leurs observations sur la feuille d’observation – Chaud ou non?
3. Demander aux élèves de déposer les morceaux de plastique dans un endroit ensoleillé (c.-à-d. dans la classe, sur le rebord d’une fenêtre).
4. Attendre de 15 à 30 minutes, puis demander aux élèves d’aller chacun leur tour toucher chaque morceau de plastique. Leur demander d’inscrire leurs observations sur la feuille d’observation – Chaud ou non?

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Suggestion

Le noir absorbe l’énergie du Soleil, alors que les objets blancs ou de couleur pâle renvoient l’énergie du Soleil (comme un miroir). Cela veut dire que les objets noirs chaufferont plus rapidement que les objets blancs ou de couleur pâle. Pour développer cette idée, leur montrer la photo d’un chauffe-eau solaire installé sur un toit.

Démarche

1. Remettre une calculatrice à chaque élève ou à un petit groupe d’élèves.
2. Leur montrer la photo d’un panneau solaire. Expliquer que ces panneaux transforment l’énergie de la lumière en électricité.
3. Demander aux élèves de trouver le panneau solaire situé sur chaque calculatrice.
4. Une fois que tous les élèves ont trouvé le panneau, leur demander d’allumer la calculatrice.
5. Leur demander de couvrir le panneau solaire. Lorsque ce panneau est couvert, que se passe-t-il avec la calculatrice? Discuter des résultats avec les élèves.

Lorsque le panneau solaire est couvert, la calculatrice s’éteint, car il n’y a pas de lumière pouvant être transformée en électricité, et sans électricité, la calculatrice ne fonctionne pas.

Les panneaux solaires et l’agriculture

Certains agriculteurs installent des panneaux solaires dans leurs champs et sur le toit de leurs bâtiments agricoles.

Le Musée de l’agriculture du Canada a des panneaux solaires sur le toit de l’étable des chevaux et des bovins de boucherie. Ces panneaux produisent suffisamment d’énergie pour alimenter en électricité certains ventilateurs et lumières dans l’étable!

Panneaux solaires

Les élèves recensent quelques façons dont ils utilisent l’électricité – qui est une forme d’énergie –, et les comparent à l’utilisation de l’électricité sur une ferme.

Objectif d’apprentissage

• Penser aux objets qui fonctionnent avec de l’énergie et à ce qui est possible de faire avec cette énergie

Méthode d’apprentissage

• Recenser des articles qui fonctionnent à l’électricité à la maison
• Comparer les articles fonctionnant à l’électricité à la maison et les articles fonctionnant à l’électricité à la ferme

Matériel

• Liste de vérification – L’électricité dans ma maison, une par élève
• Série d’images – L’électricité à la ferme

Démarche

1. Demander aux élèves de remplir la Liste de vérification – L’électricité dans ma maison.
2. Pour les articles fonctionnant à l’électricité, demander aux élèves de répondre à l’une des questions suivantes :

• À quoi ça sert?
• Qu’est-ce que cet article vous permet de faire?

Par exemple, un réfrigérateur sert à conserver de la nourriture; un ordinateur aide l’élève à faire ses devoirs.

3. Montrer aux élèves la série d’images L’électricité à la ferme.
4. Leur demander de comparer l’utilisation de l’électricité à la ferme et l’utilisation de l’électricité dans leur quotidien. Discuter des points communs et des différences.

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Réfrigérateur → réservoir à lait

Dans une ferme laitière, le lait est conservé dans un réservoir à lait. Le réservoir permet de refroidir le lait et de le conserver à une température fraîche jusqu’à ce qu’un camion frigorifique le ramasse et le transporte à la laiterie.

Ordinateur → ordinateur sur une ferme

Les ordinateurs ont diverses fonctions sur une ferme. Les fermes sont des entreprises. Les ordinateurs peuvent donc servir à conserver les dossiers de comptabilité (par exemple, l’information sur le budget, ou le registre des équipements, le carnet de santé des animaux). Les ordinateurs servent aussi à programmer et à surveiller le fonctionnement de certains appareils, comme les thermomètres, ou à régler automatiquement le débit des pulvérisateurs d’engrais.

Ventilateur à la maison → ventilateur à la ferme

Les ventilateurs à la ferme sont utilisés pour faire circuler l’air dans l’étable. La circulation de l’air protège les animaux de la surchauffe durant les mois les plus chauds et fourni de l’air frais toute l’année. Les ventilateurs ci-dessus se trouvent dans une étable de bovins laitiers. Ces ventilateurs sont importants parce que le stress causé par la chaleur peut avoir un impact négatif sur la production laitière. Les ventilateurs dans les étables sont nécessaires pour garder les vaches laitières et les autres animaux de la ferme confortables.

Lampe → la lumière dans une grange

Il y a de la lumière dans une grange, comme à la maison. Dans certaines exploitations agricoles, la lumière joue un rôle important. Par exemple, la lumière stimule la production des œufs de poule. Par conséquent, en contrôlant la lumière, les agriculteurs canadiens peuvent s’assurer d’un approvisionnement constant en œufs tout au long de l’année.

Aspirateur → nettoyeur d’étable

Le nettoyeur d’étable sert à garder l’étable propre. Cependant, contrairement à un aspirateur, le nettoyeur d’étable n’utilise pas d’aspiration pour nettoyer. Il utilise plutôt une chaîne convoyeuse pour ramasser le fumier et autres déchets se trouvant derrière les vaches et les transporte hors de l’étable.

Les élèves observent l’énergie éolienne à l’œuvre en construisant un objet pouvant voler grâce à l’énergie du vent. Des structures telles que le moulin à vent et la turbine éolienne peuvent capter l’énergie du vent.

Objectif d’apprentissage

• Découvrir que l’énergie éolienne permet de déplacer des objets

 Méthode d’apprentissage

• Construire un dispositif qui fonctionne avec l’énergie éolienne

Matériel

• Papier, coupé selon le modèle, un par élève
• Ciseaux
• Perforateur à trous
• Papier de soie
• Feutres ou crayons de couleur
• Ruban adhésif
• Bâtonnets de bois, un par élève
• Fil ou ficelle (environ 60 cm de long par élève)

Avant l’activité

• Préparer une réplique du modèle pour chaque élève ou demander aux élèves de découper eux- mêmes le papier en suivant la ligne.
• Découper le papier de soie en bandes.

Démarche

1. Demander aux élèves de décorer leur modèle avec des feutres ou des crayons.
2. Leur distribuer les bandes de papier de soie et leur demander de les coller à la partie étroite du modèle avec du ruban adhésif.
3. Montrer aux élèves comment enrouler le papier, en faisant chevaucher les deux extrémités de la partie la plus large jusqu’à ce que les extrémités de la partie la plus étroite se rejoignent. Coller avec du ruban adhésif.
4. Faire deux trous l’un en face de l’autre, sur le côté ayant la plus grande ouverture.
5. Demander aux élèves de passer la ficelle dans les trous, puis de fixer les bouts au bâtonnet de bois avec du ruban adhésif.
6. Amener les élèves dehors ou dans le gymnase avec leur manche à vent. S’assurer qu’il y a suffisamment d’espace, puis demander aux élèves de courir en tenant le bâtonnet de bois. L’objet volera grâce à l’énergie éolienne!

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À l’aide du texte fourni, les élèves participent à un exercice de lecture en groupe portant sur la manière dont l’énergie sert à la culture du blé.

Objectif d’apprentissage

• Découvrir quelques-unes des sources d’énergie servant à la culture du blé et perfectionner les compétences en lecture

Méthodes d’apprentissage

• Lire et participer à la lecture d’un texte en groupe
• Faire des comparaisons et établir des liens

Matériel

• Texte intitulé La culture du blé (9 pages)
• 8 acétates

Avant l’activité

• Imprimer le texte La culture du blé sur des acétates

Démarche

1. Projeter le texte sur un écran afin que tous les élèves puissent lire ensemble.
2. Suggestions:
   • Inviter les élèves à lire le refrain en chœur après chaque page.
   • Demander aux élèves de dire ce qui se produit durant chaque saison.
   • Comparer les sources d’énergie dont il est question dans le texte aux sources d’énergie servant à faire des tâches à la maison ou à l’école.
   • Par exemple, d’où vient l’énergie qui permet :
     • de jouer durant la récréation
     • de se servir de l’ordinateur ou de jeux vidéo
     • d’éclairer la classe
   • Discuter des raisons pour lesquelles les différentes étapes de la culture du blé s’échelonnent sur plusieurs saisons. Préciser quelles sont les particularités de chaque saison.
   • Par exemple :
     • Pourquoi plante-on la semence du blé au printemps? (Pluies abondantes, dégel du sol)
     • Pourquoi récolte-on le blé en automne? (Il fait de plus en plus froid; les plantes meurent durant l’hiver.)
   • On plante la semence du blé au printemps; quelles autres activités se font au printemps? En été? En automne? En hiver?
   • Lire La petite poule rousse. À l’aide de cette histoire, trouver les différences et les ressemblances entre la culture du blé traditionnelle et la culture moderne.

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Les élèves font une série d’exercices où ils effectuent des estimations et complètent des séries sur la question des biocarburants.

Objectifs d’apprentissage

• Découvrir les biocarburants et leurs applications
• Consolider les compétences en mathématiques, notamment faire des estimations et compléter des séries

Méthodes d’apprentissage

• Utiliser ses compétences en matière d’estimations pour déterminer des quantités
• Compléter plusieurs séries

Biocarburants: devine combien il y en a

Example: Le panic raide est une plante utilisée pour faire du biocarburant. Le biocarburant est un carburant produit à partir de plantes.

Sans compter, devine combien il y a de plants de panic raide qui poussent dans ce champ.

10        25        50        75        100

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Les élèves observent l’effet qu’exerce l’énergie de la lumière du soleil sur une feuille de couleur, laquelle se décolore progressivement.

Objectif d’apprentissage

• Découvrir que la lumière du Soleil est une forme d’énergie

Méthode d’apprentissage

• Exposer une feuille de bricolage à l’action du Soleil pour qu’elle se décolore

Matériel

• Papier de construction, une feuille par élève
• Objets divers

Démarche

Demander aux élèves de rapporter certains objets de la maison ou, en groupe, de ramasser des objets à l’extérieur de la classe ou dans la classe.

1. Donner une feuille de papier de construction à chaque élève. Leur demander de placer leurs objets sur la feuille.
2. Mettre les feuilles, et les objets, dans un endroit ensoleillé (c.-à-d. sur le rebord d’une fenêtre dans la classe).
3. Laisser les feuilles au soleil pendant plusieurs jours
4. Retirer les objets et observer les résultats.

Contexte

Le Soleil est une source de lumière sur la Terre. La lumière est un spectre. Cela veut dire qu’un rayon de soleil contient de la lumière blanche, composée de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel, ainsi que deux parties invisibles du spectre : la lumière infrarouge et la lumière ultraviolette.

Les couleurs composant la lumière blanche sont ce qui permet de distinguer les couleurs. Par exemple, lorsque la lumière frappe une feuille rouge, la teinture absorbe toutes les couleurs qui composent la lumière, sauf le rouge. La partie rouge de la lumière est reflétée, ce qui nous permet de voir cette couleur. Lorsque des produits teints sont exposés au soleil, cela engendre une réaction chimique entre la lumière ultraviolette contenue dans les rayons et les molécules de la teinture. Avec le temps, les molécules de la teinture finissent par se désagréger. Par conséquent, la lumière rouge est de moins en moins reflétée. Cette réflexion réduite constitue la couleur pâlie de la feuille.

Les élèves créent un instrument qui transforme l’énergie éolienne en énergie acoustique.

Objectif d’apprentissage

• Explorer la transformation de l’énergie

Méthode d’apprentissage

• Créer un instrument de musique

Matériel

• Pailles, coupées en deux ou entières (plus la paille est courte, plus elle aura un son aigu), une paille par élève
• Ciseaux
• Optionnel : flûtes à bec ou autres instruments à vent (voir la suggestion ci-dessous)

Démarche

1. Demander aux élèves d’utiliser leur propre souffle (énergie éolienne) pour souffler dans la paille. Leur demander ce qu’ils entendent.
2. Demander aux élèves d’aplatir une extrémité de la paille en la serrant entre le pouce et l’index pendant 20 secondes.
3. Aider les élèves à couper soigneusement le bout écrasé en forme de pointe.
4. Cette étape peut être délicate et exiger un peu de pratique : demander aux élèves de pincer entre leurs lèvres le bout de la paille coupé en pointe, puis de souffler dans la paille. Si aucun son ne se fait entendre, leur demander de bouger leurs lèvres jusqu’à ce qu’ils réussissent à entendre un son.

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Suggestion

Cet exercice exige un peu de pratique. Cependant, même avec de la pratique, certains élèves peuvent avoir de la difficulté à produire des sons avec la paille. Pour aider ces élèves à surmonter leur frustration, utiliser des flûtes à bec ou d’autres instruments à vent à portée de main pour illustrer ce concept.

À l’aide de leur propre énergie et d’un parachute, les élèves observent la transmission d’énergie à l’œuvre.

Objectif d’apprentissage

• Comprendre que l’énergie peut être transmise d’un objet à un autre

Méthode d’apprentissage

• Observer la transmission d’énergie de son propre corps au parachute, et du parachute aux balles

Matériel

• Parachute
• 2 ou 3 balles

Démarche

1. Demander aux élèves de s’asseoir en cercle autour du parachute.
2. Leur demander de tenir le bord du parachute et de l’agiter de haut en bas.
3. Leur demander de montrer d’où vient l’énergie transmise au parachute.
4. Renforcer l’idée de transmission d’énergie en expliquant aux élèves comment ils transmettent l’énergie provenant du mouvement de leur bras au parachute.
5. Demander aux élèves d’arrêter d’agiter le parachute. Une fois que le parachute est immobile, y déposer les balles.
6. Demander aux élèves d’agiter à nouveau le parachute.
7. Leur demander de faire bouger le parachute de différences façons de sorte que les balles roulent en cercle, rebondissent légèrement, rebondissent haut.
8. Leur demander de montrer d’où vient l’énergie des balles.
9. Pour les mettre sur la piste, leur demander s’ils touchent les balles. Qu’est-ce qui touche les balles?
10. Une fois que les élèves comprennent que l’énergie est transmise aux balles par le mouvement du parachute, résumer comment s’opère la transmission d’énergie : les élèves transmettent leur énergie au parachute, le parachute transmet cette énergie aux balles, ce qui fait bouger les balles. C’est la transmission d’énergie à l’œuvre!

Contexte

Dans cette activité, il est question d’une forme d’énergie appelée « énergie cinétique ». L’énergie cinétique est transmise des élèves au parachute, et du parachute aux balles. Étant donné que l’énergie ne change pas de forme, il s’agit donc de transmission plutôt que de transformation d’énergie.

Aperçu sur l’énergie

Énergie éolienne

À la ferme, l’énergie éolienne est parfois convertie en électricité, mais les moulins à vent servent généralement à convertir l’énergie éolienne en énergie mécanique.

Si les pales du moulin à vent tournent, c’est que le moulin à vent est en service. Les agriculteurs se servent des moulins à vent pour pomper l’eau souterraine vers les abreuvoirs de leurs animaux. Même dans les régions où il n’y a ni rivières ni lacs, les agriculteurs pourraient utiliser des moulins à vent pour pomper l’eau souterraine pour leurs troupeaux. Les agriculteurs utilisent aussi des moulins à vent pour insuffler de l’air dans les mares et les auges. Les bulles empêchent la formation d’algues, qui pourraient empoisonner les animaux.

Comment ils fonctionnent :

Lorsque le vent souffle, il exerce une pression sur les pales du moulin à vent, ce qui entraîne ensuite le mouvement de rotation de l’arbre de vent. La rotation de l’arbre de vent exerce une pression sur la tige de pompage qui se met alors à bouger de haut en bas. Ce mouvement alternatif de haut en bas permet de pomper de l’eau ou de l’air.

Énergie provenant de la biomasse

La biomasse est une source d’énergie renouvelable. Il s’agit d’une vaste catégorie qui comprend tout matériel biologique provenant d’organismes vivants ou ayant récemment vécu. La biomasse est une source importante d’énergie, car certaines formes de biomasse peuvent être converties en biocarburants.

Ces biocarburants peuvent faire rouler les voitures, chauffer les maisons et même produire de l’électricité. Au Canada, les agriculteurs font des cultures qui permettent de produire les biocarburants suivants :

Éthanol

• L’éthanol est un carburant liquide renouvelable. Il peut être mélangé à l’essence selon diverses concentrations.
• L’éthanol sert de carburant à moteur et peut être utilisé dans une grande variété de véhicules.
• L’éthanol est produit à partir du maïs, du blé, du miscanthus ou du panic raide.
• Au Canada, l’éthanol est principalement produit à partir de la fermentation de sucre de maïs ou d’amidon de blé. L’éthanol à base de cellulose est fait à partir de panic raide et de miscanthus.

Biodiesel

• Le biodiesel est un carburant liquide renouvelable. Il peut être ajouté au diesel et y être mélangé selon diverses concentrations, ou produit sous sa forme pure.
• Le biodiesel sert de carburant à moteur et peut être utilisé dans une grande variété de véhicules.
• Le biodiesel provient du canola ou du soya.
• Le biodiesel agricole est fait à partir d’un processus permettant d’extraire l’huile des graines de canola et de soya en les écrasant. Ces huiles sont ensuite mélangées avec de l’alcool pour produire du biodiesel.

Carburant solide

• Le carburant solide est une ressource renouvelable faite à partir de matières végétales.
• Les granules sont brûlées pour chauffer les maisons ou les bâtiments de ferme. Des bûches font actuellement l’objet de tests pour vérifier si elles peuvent être utilisées en complément au charbon dans les centrales électriques.
• Le carburant solide provient du miscanthus, du panic raide ou de la paille.
• La biomasse agricole est convertie en formes solides de carburant, comme les granules, les briquettes ou les bûches, grâce à un processus mécanique.

Certains agriculteurs se servent eux-mêmes de ce type de carburant, mais la plupart d’entre eux vendent leurs récoltes d’énergie à des producteurs de carburant.

Vocabulaire

• Absorber
• Biocarburant
• Biodiesel
• Biomasse
• Carburant
• Carburant
• Fossile
• Chaleur
• Électricité
• Énergie
• Énergie éolienne
• Éthanol
• Lumière
• Moulin à vent
• Non renouvelable
• Renouvelable
• Solaire
• Soleil
• Transmission
• Transformation
• Vent