Les materiaux et structures-magazine

Table des matières Qu’est-ce qu’une structure? . . . . . . . . . . . . . . . 22 Comment les structures naturelles et les structures fabriquées par l’être humain se comparent-elles? . . . . 44 Comment décrit-on des structures? . . . . . . . . . . 66 Quelles figures géométriques sont utilisées dans les structures? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Quelles figures géométriques sont les plus solides? . . 1100 Qu’est-ce qui compose la charpente d’une structure? . 1122 Qu’est-ce qui rend les poutres et les poteaux solides? . 1144 B

Remarque : La définition des mots en caractères rouges est fournie dans le glossaire, à la page 32. Quelles sont les propriétés des matériaux? . . . . . . .166 Quel est le lien entre la fonction et les matériaux? . . . 1188 Comment joint-on des matériaux? . . . . . . . . . . . 2200 Comment évalue-t-on des structures? . . . . . . . . . 2222 Pourquoi certaines structures se brisent-elles? . . . . 2244 Comment construit-on une structure solide et stable? 2266 Comment teste-t-on une structure? . . . . . . . . . . 2288 Comment peut-on modifier des structures? . . . . . . 3300 Glossaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3322

Qu’est-ce qu’une structure? Il y a des structures partout autour la tour Cabot, sur la colline Signal, de nous. Quand on pense aux à St. John’s structures, on pense souvent aux ponts et aux bâtiments. Pourtant, il en existe de nombreux autres types. Qu’est-ce qu’une structure? Quels matériaux utilise-t-on pour fabriquer des structures? le pont de la Confédération un fauteuil de jardin des casiers à homard 2

des mocassins faits à la main à Hopedale une boîte aux lettres un caveau à légumes, à Elliston Que sais-tu au sujet des matériaux et des structures? Qu’aimerais-tu savoir? un nichoir à chauve-souris 3

Comment les structures naturelles et les structures fabriquées par l’être humain se comparent-elles? une toile d’araignée Les êtres humains ne sont pas les seuls à fabriquer des structures. Les animaux en construisent aussi. Quelles sont les ressemblances et les différences entre les structures naturelles et celles que nous construisons? Y a-t-il des structures semblables? 4 l’entrée d’un tunnel ferroviaire un immeuble d’appartements

l’entrée d’un terrier un cocon un rayon de cire un filet de pêche Le savais-tu? un sac de couchage Les abeilles construisent des rayons. Les cellules de leurs rayons renferment les œufs et les larves de leur reine ainsi que du miel. 5

Comment décrit-on des Des structures différentes possèdent un pont des parties différentes. Il est plus facile à poutres de parler d’une structure quand on connaît le nom de ses parties. Par exemple, les ponts ne sont pas tous pareils. Ils comportent des parties différentes, qui remplissent des fonctions différentes. une poutre une pile une poutre un pont en arc une arche une pile 6

structures? une poutre un pont suspendu une pile un pont à treillis un treillis une poutre La cathédrale Saint-Paul de Londres, en Angleterre un dôme Les bâtiments remplissent une colonne une fonction très différente de celle des ponts. Certaines parties de ces deux types de structures se ressemblent, tandis que d’autres sont une arche très différentes. 7

Quelles figures géométriques sont utilisées dans les structures? Certaines figures géométriques sont plus appropriées que d’autres pour construire des structures. Quelles figures géométriques vois-tu dans ces structures? une hutte de castor l’Opéra de Sydney, en Australie 8

la tour Eiffel à Paris, en France les arches devant la basilique Saint-Jean-Baptiste, à St. John’s un nid de pic mineur le village viking de Norstead, à L’Anse aux Meadows 9

Quelles figures géométriques sont les plus solides? Le poids supporté par Quand on pousse sur Quand on pousse sur la une structure est appelé le coin d’un carré, ses pointe d’un triangle, sa la charge. La charge côtés sont poussés base pousse les côtés peut être une personne, vers l’extérieur, et il dans des directions une auto, un meuble, s’écrase. opposées, ce qui de la neige, et même l’empêche de s’écraser. la force du vent ou la gravité. Les figures géométriques peuvent aider une structure à mieux soutenir sa charge. Certaines figures sont plus solides que d’autres. Par exemple, les triangles et les arcs sont très résistants. Où as-tu déjà vu ces figures? 10

Quand on pousse 11 sur le dessus d’un arc, ses côtés plient vers l’extérieur. Cependant, quand il est placé entre des appuis, ceux-ci poussent les côtés l’un vers l’autre, ce qui l’empêche de s’écraser.

Qu’est-ce qui compose la charpente La charpente d’une structure est un peu comme son squelette. Elle réunit les pièces de base de la structure, qui supportent toutes les autres parties. La charpente d’un bâtiment comprend sa fondation, les poteaux (les pièces verticales) et les poutres (les pièces horizontales). Ensemble, ces parties supportent le toit, les murs et les planchers. un toit un poteau un mur 12

d’une structure? une fondation une poutre La fondation est la partie un plancher inférieure de la structure. La charge de la structure repose sur elle. Les fondations des maisons sont souvent faites de blocs en béton. Selon toi, pourquoi utilise-t-on ce matériau? 13

Qu’est-ce qui rend les et solides? De nombreux types de structures se composent de poutres et de poteaux. Examine comment on a utilisé les poutres et les poteaux dans ces structures. Pourquoi ces pièces doivent-elles être solides? Comment pourrait-on les rendre encore plus solides? De quels matériaux sont-elles faites? poutres poteauxle Fogo Island Innles un escalier et une rampe une clôture à L’Anse aux Meadows 14

une cabane de pêche un abri en appentis une pile 15

Quelles sont les propriétés des matériaux? As-tu déjà vu une maison en un bouleau caoutchouc? Un bateau en pierre? Une auto en papier? un canot d’écorce Selon leurs propriétés – ou de bouleau caractéristiques –, certains matériaux conviennent mieux que d’autres à certaines structures. Observe chaque paire de photos. Selon toi, pourquoi a-t-on choisi ces matériaux pour fabriquer ces structures? Quelles propriétés en font de bons choix? 16

Le savais-tu? un abri traditionnel inuit Les Inuits construisent leurs abris traditionnels avec des peaux de caribous. Selon toi, pourquoi les peaux de caribous constituent-elles un bon matériau? du granite le phare en granite de Rose Blanche des rondins une maison en bois de St. John’s 17

Quel est le lien entre la fonction et les matériaux? Une structure répond à un besoin et remplit une fonction. Elle peut servir d’abri ou de moyen de transport. Elle peut aussi accomplir une tâche précise. Quand on choisit des matériaux pour construire une structure, il est utile de réfléchir à sa fonction. Par exemple, si on construit un abri, il est préférable d’utiliser un matériau imperméable. Par contre, l’imperméabilité n’est pas nécessaire si on fabrique une structure pour creuser un trou. Quelle est la fonction d’une niche? En quoi la connaissance de cette fonction aide-t-elle à choisir les meilleurs matériaux? 18

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Comment joint-on des matériaux? Pour joindre des matériaux, on utilise des organes de liaison. Certains organes de liaison sont fixes (ne bougent pas), d’autres sont mobiles (bougent). Le type d’organe de liaison employé dépend de la fonction du joint et des matériaux utilisés. Quels types de joints et d’organes de liaison vois-tu sur ces photos? 20

Comment utiliserais-tu ces organes de liaison? des élastiques de la colle des trombones 21

Cdoemsmsetnrt uécvatluuree-ts-?on un wigwam micmac Une structure doit convenir à sa fonction, à son utilisateur et à son environnement. À quels types d’environnements ces habitations conviendraient-elles? Quelles fonctions rempliraient-elles? Qui pourrait les utiliser? une maison sur pilotis 22

un igloo une maison scandinave à L’Anse aux Meadows une maison de style boîte à sel 23

Posuerqbuoriicseretaninets -sterullcetusr?es Tu sais ce qui rend une structure solide et stable.Tu connais aussi l’importance de choisir des matériaux qui conviennent aux différentes structures. Pourtant, certaines se brisent en raison d’erreurs humaines ou de catastrophes naturelles. Quelles erreurs ont été commises dans la construction des structures montrées ici? Comment aurait- on pu éviter ces désastres? La tour de Pise, en Italie, est faite de marbre, un type de roche très lourd. Le sol à cet endroit étant très mou, un côté de la tour s’y est enfoncé plus que l’autre. 2244

Le pont Môn, à Shangkhlaburi, en Thaïlande, est fait de bois. En 2013, il s’est partiellement écroulé en raison d’inondations. En 2009, le Lotus Riverside, un immeuble d’appartements de 13 étages situé en Chine, a basculé quand les pieux de la fondation se sont brisés. Les ouvriers avaient creusé à côté de l’immeuble pour aménager un stationnement souterrain, empilant la terre de l’autre côté, contre l’immeuble. Avec la pluie, le tas de terre mouillée est devenu très lourd. Son poids, combiné avec le grand trou de l’autre côté, a entraîné la chute de l’immeuble. Ce parc de stationnement à étages s’est effondré lors d’un tremblement de terre, survenu en 1994, en Californie. En tremblant, les planchers ont fait tomber les colonnes du centre. 2255

Coumnemsenttrcuocnsttururite-osn olide et stable? Les architectes et les des poteaux ingénieurs essaient toujours de rendre leurs structures plus solides et plus stables.Voici trois exemples de structures qui comportent des parties servant à les renforcer. un pilier à l’endroit Plusieurs un pilier à l’envers poteaux de soutien sont installés sur l’arche de ce pont en béton. Les étages de ce parc de stationnement reposent sur des piliers triangulaires installés à l’endroit et à l’envers pour répartir leur poids. 26

La tour Broadgate est un 27 gratte-ciel situé à Londres, en Angleterre. Des poutres d’acier ont été installées sur les parois extérieures de l’édifice pour lui donner une plus grande stabilité. Celles-ci s’entrecroisent, formant des triangles. Le savais-tu? L’architecte conçoit des structures. Il doit réfléchir à la fonction de la structure, aux conditions climatiques auxquelles elle sera exposée, ainsi qu’au budget et aux matériaux disponibles pour la construire. L’ingénieur planifie et réalise la construction de structures qui résolvent des problèmes. Il doit réfléchir aux types de matériaux qui permettront à la structure de remplir sa fonction de façon sécuritaire et calculer les dimensions nécessaires.

Comment teste-t-on une Pour vérifier la solidité d’une structure, il faut déterminer la charge qu’elle peut supporter. Pour vérifier la stabilité d’une structure, il faut déterminer l’intensité des vibrations et la force des vents auxquelles elle peut résister. Que teste-t-on dans chacune de ces images? [reference images plusieurs only – all pictures livres sur will be illustrated in un pont a matching style] 7” 6” 28

structure? [reference image to be illustrated] 4.5” 4.75” une tour sur une table vibrante 4” un pont auquel on a suspendu un seau d’eau 5” [reference image [diagram of popsicle-stick tower 5.5” to be illustrated] in front of an electric fan] 6.25” 4.25” 4.5” une tour devant un ventilateur 29

Comment peut-on modifier La brosse à dents a beaucoup évolué en 5500 ans! Elle a subi de nombreuses modifications. Selon toi, pourquoi ces changements ont-ils été effectués? 3500 AEC 15e siècle 1780 1938 1954 LE BÂTON LA BROSSE LA BROSSE LA BROSSE LA À MÂCHER À POILS ADDIS MIRACLE DU BROSSE Bois fibreux Poils de porc Poils de porc DR WEST ÉLECTRIQUE Égypte et sur manche en ou de vache, ou Poils en nylon BROXODENT Babylone bambou ou en os crins de cheval sur manche en Fonctionne à Chine sur manche en os plastique l’électricité 30 Angleterre États-Unis Suisse

des structures? Cette ligne du temps montre les changements qui ont marqué l’évolution de la brosse à dents. De quelles autres manières aurait-on pu présenter cette information? 1961 2007 2014 2017 LA BROSSE LA BROSSE À LA BROSSE LA BROSSE ARA, AUTOMATIQUE ULTRASONS ÉLECTRIQUE ISSA DE KOLIBREE GENERAL ELECTRIC ULTIMA Poils en silicone Contient une intelligence Rechargeable, avec Utilise des vibrations antibactériens artificielle (IA) chargeur sonores Suède France États-Unis États-Unis 31

Glossaire arche (f. s.) : Une structure courbe; les diverses parties de l’arche poussent les unes sur les autres, ce qui la maintient en place. charge (f. s.) : Le poids qu’une structure, ou une partie d’une structure, doit supporter. charpente (f. s) : Le squelette d’un bâtiment, qui supporte toutes ses parties. dôme (m. s.) : Une structure élevée, de forme arrondie; désigne souvent un type de toit. figures géométriques (f. pl.) : Des formes à une, deux (p. ex. carré, triangle, cercle) ou trois (p. ex. cube, cylindre, cône) dimensions. fondation (f. s) : La base qui supporte la charge d’une structure; elle retient les poteaux et les poutres formant la charpente d’une maison. joint (m. s.) : L’endroit où se rejoignent deux ou plusieurs pièces d’une structure. organes de liaison (m. pl.) : D es pièces permettant de joindre des objets. poteau (m. s.) : Une pièce verticale de la charpente d’un bâtiment; on poutre (f. s.) : la combine avec des poutres et d’autres poteaux pour structure (f. s.) : supporter une structure. treillis (m. s.) : Une longue pièce horizontale de la charpente d’un bâtiment; on la combine avec des poteaux et d’autres poutres pour supporter une structure. Un assemblage de plusieurs parties, qui remplit une fonction précise. Une structure composée de formes triangulaires, qui soutient un toit ou un pont. 32

Réponses aux devinettes Quelle est la Comment les ouvriers Quel est le structure la plus lourde? de la construction sport préféré de l’escalier? règlent-ils leurs querelles? Réponse La marche. Réponse Réponse Quelle est la tâche préférée de l’ouvrier? La bibliothèque, Ils disent : « Pas de car elle a plusieurs chicane dans ma Réponse livres en trop! cabane! » Écouter aux portes! Où les murs aimeraient-ils Pourquoi les murs ne voyager? parlent-ils pas? Réponse Réponse Aux quatre coins du monde. Parce qu’ils murmurent. 3e année : Module 2 : Les matériaux et les structures, magazine de l’élève Copyright © Scholastic Canada Ltd., 2018 175 Hillmount Road, Markham (Ontario) Canada L6C 1Z7 Texte de Kelly Stern Photos © : couv. : David Litschel/Alamy/All Canada Photos; 2e couv. hg : All Canada Photos/Fotolia; 2e couv. bg : vyenel/iStockphoto; 2e couv. bd : Cindy Hopkins/Alamy/All Canada Photos; 1 hg : First Light/All Canada Photos; 1 hd : 4kodiak/iStockphoto; 1 bd : QQ7/iStockphoto; 2-3 ap : Island Images/Alamy/All Canada Photos; 2 hd : Terrance Klassen/Alamy Images; 2 bg : Michelle Gilders/ Alamy/All Canada Photos; 2 bd : David Litschel/Alamy/All Canada Photos; 3 hg : Cindy Hopkins/Alamy Images; 3 hd : Norman Pogson/Alamy Images; 3 bg : Zoonar GmbH/Alamy/All Canada Photos; 3 bd : Terrance Klassen/Alamy/All Canada Photos; 4 hg : danmir12/Fotolia; 4 bg : zhaubasar/Fotolia; 4 bd : Lester Balajadia/Shutterstock; 5 hg : Lars Johansson/Fotolia; 5 cg : Alan Bourne/Alamy/All Canada Photos; 5 bg : Aleš Nowák/Fotolia; 5 hd : All Canada Photos/Fotolia; 5 cd : Vova Shevchuk/Shutterstock; 6 hd : Barrett & MacKay/All Canada Photos; 6 c : ZernLiew/iStockphoto; 6 bg : ZernLiew/iStockphoto; bd : Arco Images GmbH/Alamy Images; 7 hg : Josef Hanus/Alamy Images; 7 hd : ZernLiew/iStockphoto; 7 cg : ZernLiew/iStockphoto; 7 cd : Radius Images/All Canada Photos; 7 bg : Justin Kase z05z/Alamy Images; bd : nicoolay/iStockphoto; 8 h : beklaus/iStockphoto; 8 b : vyenel/iStockphoto; 9 hg : Demid/iStockphoto; 9 bg : INTERFOTO/Alamy Images; 9 hd : S. Vincent/ Alamy/All Canada Photos; 9 bd : William Leaman/Alamy/All Canada Photos; 10 h : Lester Balajadia/Shutterstock; 11 h : First Light/All Canada Photos; 12-13 ap : Christian Delbert/Fotolia; 12 b : Dave Reede/All Canada Photos; 13 h : Esa Hiltula/Alamy Images; 14 bg : Terrance Klassen/Alamy/All Canada Photos; 14-15 hc : KarenMassier/iStockphoto; 14-15 bc : GeorgeBurba/iStockphoto; 15 hd : Ron Watts/All Canada Photos; 15 cd : SF photo/Shutterstock; 15 bd : Paul Broadbent/Alamy/All Canada Photos; 16 h : Ernie Janes/Alamy/All Canada Photos; 16 b : Hemis/Alamy/All Canada Photos; 17 h : Cindy Hopkins/Alamy/All Canada Photos; 17 cg : Klaus Lang/All Canada Photos; 17 cd : Mike Grandmaison/All Canada Photos; 17 bg : rootstocks/iStockphoto; 17 bd : Robert Chiasson/ All Canada Photos; 20 h : Doug Norman/Alamy Images; 20 b : UrbanImages/Alamy Images; 21 hg : SimplyCreativePhotography/iStockphoto; 21 bg : Ernesto Sander/Alamy Images; 21 hd : Skyhobo/ iStockphoto; élastiques : Digifoto Ruby/Alamy Images; colle : Judith Collins/Alamy Images; trombones : Helen Sessions/Alamy Images; 22 hd : S. Forster/Alamy/All Canada Photos; 22 b : David Wei/ Alamy Images; 23 hg : ArcticPhoto/All Canada Photos; hd : imageBROKER/Alamy Images; 23 b : Terrance Klassen/Alamy/All Canada Photos; 24: QQ7/iStockphoto; 25 h : Veeravong Komalamena/ Alamy/All Canada Photos; 25 c : Bloomberg/Getty Images; 25 b : Spencer Grant/Getty Images; 26-27 ap : 4kodiak/iStockphoto; 26 bg : VIEW Pictures Ltd/Alamy/All Canada Photos; 27 d : Graham Prentice/Alamy/All Canada Photos; 32 arche : S. Vincent/Alamy/All Canada Photos; poutre : Arco Images GmbH/Alamy Images; dôme : Justin Kase z05z/Alamy Images; organe de liaison : Ernesto Sander/Alamy Images; figures géométriques : Mike Grandmaison/All Canada Photos et INTERFOTO/Alamy Images; fondation : Esa Hiltula/Alamy Images; charpente : Christian Delbert/Fotolia; joint : Skyhobo/iStockphoto; charge : David Wei/Alamy Images; poteau : David Wei/Alamy Images; structure : David Litschel/Alamy/All Canada Photos; treillis : Radius Images/All Canada Photos. Illustrations © : 18-19 : Dean Griffiths; 28-29 : Ted Hammond; 30-31 : Brad Forsyth; 4e couv. : David Sones ISBN 978-1-4430-4789-0 Tous droits réservés. Il est interdit de reproduire, d’enregistrer ou de diffuser, en tout ou en partie, le présent ouvrage, par quelque procédé que ce soit, électronique, mécanique, photographique, sonore, magnétique ou autre, sans avoir obtenu au préalable l’autorisation écrite de l’éditeur ou une licence de la Canadian Copyright Licensing Agency (Access Copyright). Pour obtenir une licence d’Access Copyright, veuillez composer, sans frais, le 1 800 893-5777. Imprimé au Canada

Rion un peu! Quelle est Comment la structure la les ouvriers plus lourde? de la construction règlent-ils leurs querelles? Pourquoi les Quel est le murs ne parlent-ils sport préféré de l’escalier? pas? Où les murs Quelle est aimeraient-ils la tâche préférée de voyager? l’ouvrier? Tu nbMIecaSBttNérroia9uu7x8vs-etr1us-c4tpu4ra3es0st-sl4be7s89r-é0ponses? Ne tReetgaapredpeaàs 9 781443 047890 la tête contre les murs! l’intérieur de ce livre. Les matériaux et les structures