Comment le choix d'un matériau et de son procédé de mise en forme permet-il de répondre aux contraintes techniques et environnementales d'une gourde réutilisable ?
Pourquoi ma gourde ne se déforme-t-elle pas au lave-vaisselle ?
Niveau : 3e | Thématique : SFC – Structure, fonctionnement, comportement : des objets et des systèmes techniques à comprendre
Sous-thématique : T7 – Matériaux et procédés
Compétence travaillée : Justifier le choix d'un matériau et de son procédé de mise en forme au regard des contraintes techniques et environnementales
Connaissance associée : SFC1e - les caractéristiques et les propriétés des principaux matériaux
Fiche connaissances : SFC1e-les-caracteristiques-et-les-proprietes-des-principaux
Vidéo ressource :
SFC1e-Les caractéristiques et les propriétés des principaux matériaux - Sciences & Technologies
Situation déclenchante
La classe de 3e organise une vente de gourdes réutilisables pour financer le voyage scolaire. Trois modèles sont proposés par un fournisseur : AquaPure Steel 500 (inox), AquaPure Light (plastique) et AquaPure Glass (verre). Les élèves doivent conseiller les familles sur le choix du modèle le plus adapté, en tenant compte des matériaux utilisés et de leur impact environnemental.
Problématique
Comment le choix d'un matériau et de son procédé de mise en forme permet-il de répondre aux contraintes techniques et environnementales d'une gourde réutilisable ?
Document technique — Comparatif des trois modèles de gourdes
Niveau 1 — Connaître
Questions rapides : entoure, coche ou associe la bonne réponse.
Question 1. QCU — L'acier inoxydable (inox) de la gourde AquaPure Steel 500 appartient à la famille des :
a) matériaux organiques
b) matériaux métalliques
c) matériaux synthétiques
d) matériaux minéraux
Réponse :
Question 2. QCM — Parmi les propriétés suivantes, coche celles qui sont des propriétés mécaniques :
☐ résistance à la traction
☐ conductivité électrique
☐ dureté
☐ élasticité
☐ résistance à la corrosion
Réponse :
Question 3. Association — Relie chaque échantillon de matériau à sa famille (Métaux / Synthétiques / Minéraux.).
[Échantillon A : inox] → ………………
[Échantillon B : polypropylène] → ………………..
[Échantillon C : verre borosilicate] → ………………..
Question 4. QCU — Quelle propriété permet à l'inox de résister au contact répété avec l'eau sans se dégrader ?
a) la dureté
b) la résistance à la corrosion
c) la conductivité thermique
d) l'élasticité
Réponse :
Question 5. QCM — D'après le tableau comparatif des trois gourdes, coche celles qui sont recyclables (Justifie ta réponse) :
☐ AquaPure Steel 500
☐ AquaPure Light
☐ AquaPure Glass
Niveau 2 — Comprendre
Appuie-toi sur la vidéo ressource et sur la fiche connaissances pour répondre.
Question 1. D'après la vidéo, qu'appelle-t-on une « propriété » d'un matériau ? Reformule avec tes propres mots.
Question 2. En t'appuyant sur la fiche connaissances, explique la différence entre une propriété mécanique et une propriété thermique.
Question 3. Pourquoi l'inox est-il largement utilisé dans l'industrie alimentaire ? Reformule en t'appuyant sur les ressources.
Question 4. Associe chaque propriété citée dans la vidéo à un exemple concret observé sur la gourde AquaPure Steel 500 (complète : propriété → exemple).
Question 5. La gourde AquaPure Steel 500 possède une double paroi avec du vide entre les deux couches d'inox. Explique en une phrase pourquoi cela améliore les performances isothermes.
Niveau 3 — Appliquer
Utilise le tableau comparatif des trois gourdes (document technique) pour répondre.
Question 1. À partir du tableau comparatif, identifie quel modèle de gourde possède la meilleure résistance à la corrosion.
Question 2. Propose un protocole simple permettant de vérifier la résistance à la corrosion d'un échantillon d'inox par comparaison avec un échantillon d'acier non traité (matériel : eau salée, deux échantillons, durée d'observation).
Question 3. Une famille souhaite une gourde qui résiste à une chute de 1 m sur du carrelage et qui garde le froid au moins 12 h. D'après le tableau comparatif, quel modèle choisir ? Justifie.
Question 4. Le fabricant a choisi l'inox plutôt que l'aluminium pour la gamme Steel. Sachant que l'aluminium est plus léger mais se raye et s'oxyde plus facilement au contact des liquides acides, justifie ce choix.
Question 5. Calcule la masse volumique n'est pas demandée ici : indique plutôt, à partir des masses données (280 g / 90 g / 320 g pour une même capacité de 500 mL), quel modèle est le plus adapté à un usage nomade (sac à dos, randonnée) et justifie.
Niveau 4 — Analyser
Ces questions demandent d'analyser, comparer et argumenter à partir de l'ensemble des ressources.
Question 1. Compare les trois matériaux (inox, PP, verre borosilicate) selon des critères techniques et environnementaux. Conclut en indiquant, selon toi, le meilleur compromis global.
Question 2. Une cliente se plaint que sa gourde AquaPure Light s'est déformée après être passée au lave-vaisselle en cycle chaud (65°C). Analyse la cause probable de ce dysfonctionnement en t'appuyant sur les propriétés du polypropylène.
Question 3. Propose une amélioration du procédé de mise en forme de l'inox (emboutissage + soudage laser) qui permettrait de réduire le coût de fabrication de l'AquaPure Steel 500, sans dégrader ses performances isothermes.
Question 4. En te basant sur les grandes étapes du cycle de vie (extraction, fabrication, utilisation, fin de vie), argumente si le choix de l'inox est réellement le plus durable pour une gourde destinée à être utilisée pendant plusieurs années.
Question 5. Le fabricant envisage une version en aluminium recyclé pour réduire l'empreinte carbone de la gamme. Analyse les avantages et les inconvénients de ce choix par rapport à l'inox.
Ma carte mentale
Synthèse
Après avoir étudié les trois gourdes, rédige une courte synthèse (5 à 8 lignes) qui répond à la problématique de départ : quel matériau et quel procédé de mise en forme choisirais-tu pour concevoir une gourde réutilisable, et pourquoi ? Appuie-toi sur au moins deux contraintes techniques et une contrainte environnementale.
Ressources
