les Machines de l'île (44) : le processsus de création, de construction et d'exploitation des Machines de l'Île à Nantes
Ce dossier présente quelques informations et pistes pédagogiques concernant le processus de création des Machines de l'Île, depuis les dessins de François Delarozière jusqu'à la réalisation concrète et l'exploitation des Machines. Cette présentation met l'accent sur les aspects scientifiques et techniques liés à la construction puis à l'animation des Machines lors de leur présentation au public sur l'Île de Nantes.
Présentation générale
On pourra s'interroger sur les matériaux des Machines, sur les végétaux rencontrés dans la Branche prototype et recherchés aussi pour l'Arbre aux Hérons, sur les choix technologiques dans la conception des Machines, sur les techniques de fabrication des Machines, sur l'animation des Machines et enfin aider les élèves à découvrir des métiers.
Liens aux programmes
Ce dossier propose des croisements et/ou articulations entre SVT, Sciences physiques et chimiques, Technologie, Sciences de l'Ingénieur, Mathématiques et Arts plastiques. Différentes entrées sont possibles, en relation avec les programmes de ces disciplines en collège, lycée professionnel ou lycée général et technologique.
Présentation générale de quelques aspects scientifiques et techniques
On peut concevoir au moins deux approches complémentaires pour une visite : d'une part, une étude de cas, préparée en amont, focalisée sur un aspect essentiel des Machines et exploitée en aval et d'autre part, une observation détaillée, source de questionnements, d'analyses et d'applications concrètes à intégrer ensuite au cours.
En effet, un fil rouge de visite permet une lecture orientée des Machines, de façon à illustrer telle ou telle partie de programme qui trouve une application remarquable dans les Machines : exemples de la recherche et de l'analyse des matériaux utilisés, ou de la recherche et de l'étude des mouvements, ou de l'étude des organes de transmission de ces mouvements. Cette visite peut aussi fournir matière à de multiples exercices concrets au cœur des programmes scolaires à différents niveaux mais en périphérie de la problématique principale des Machines.
La présentation de cette partie III est ici scindée en quatre sous parties pour simplifier sa lisibilité
- Matières, matériaux et végétaux - Choix technologiques et techniques de fabrication - Animation des Machines - Métiers
Grand Eléphant et Grue Jaune
Grand EléphantPhoto Nautilus Nantes
Raie Manta
La Raie Manta Photo R. Cance
Matières, matériaux et végétaux
1-matières et matériauxLe bois, l'acier et quelques autres matières ou matériaux spécifiques.
Quelques pistes pédagogiques proposées concernant les matières et végétaux des Machines
- La matière bois : les raisons du choix des essences, les assemblages bois-acier, la durabilité du bois avec les effets des rayonnements et des intempéries, les propriétés physiques du bois, le passage de la matière au matériau de construction, les multiples usages du bois, la nature chimique du bois, la protection chimique du bois, la nature chimique des produits de traitement utilisés, les aspects économiques liés au choix des essences. - La matière acier : hypothèses sur les raisons du choix de l'acier en ces lieux, la composition chimique de l'acier, la corrosion : risques, principe, protection contre la corrosion, les assemblages acier-bois et acier-acier - Les matériaux spéciaux et les matières plastiques : Quels sont ces matériaux ? A quels usages sont-ils réservés ? En quelles quantités sont-ils utilisés ? En quoi aident-ils à donner vie aux Animaux-Machines ? - Eau, mèches et capillarité : Les différents usages de l'eau dans les Machines ; les manifestations, le principe et l'intérêt du phénomène de capillarité et des forces de tensions superficielles, étudiés à partir d'exemples concrets, pris aussi bien dans la vie quotidienne qu'au laboratoire . - Carburants et huiles : leur nature, leur provenance, leur usage dans les Machines et ailleurs. - Recherche de quelques objets de la vie quotidienne, dont les utilisations sont détournées dans les Animaux-Machines. Recherche d'explications pour ces choix.Animaux-Machines. - Recherche des types de végétaux et de leur mode de culture
Présentation des choix technologiques et techniques de fabrication
Le travail de fabrication des Machines est un travail d'équipe construit à partir des dessins de François Delarozière, où chacun laisse sa marque. Le dessin est un point de départ dans le projet qui a beaucoup évolué ensuite.
1-Le Grand Eléphant : choix technologiques retenus pour la propulsion et l'animation ; techniques de fabrication
Présentation de quelques pistes pédagogiques concernant les choix technologiques et les techniques de fabrication
- Réalisation de la coque d'une Machine : repérage d'un point dans l'espace, réalisation d'une maquette, notion d'échelle, de courbe de niveau, utilisation de logiciel de création 3D
- Prévision puis réalisation de la charpente métallique avec les parties articulées d'une Machine : dessins, fabrication des pièces, observation et analyse de cette charpente sur la maquette du Grand Éléphant. Mêmes questions pour la Raie Manta ou la Calamar Géant, etc...
- Principes retenus et utilisés pour la propulsion du Grand Éléphant et pour sa direction
- Croisements entre arts et sciences. Les outils des constructeurs : du concepteur au sculpteur. L'évolution des techniques artistiques de réalisation de machines de spectacles, prenant appui sur les acquis de la technologie numérique.
Le mouvement est fortement associé à la vie et pour François Delarozière « le mouvement raconte une histoire, le mouvement est un théâtre ». Les Machines sont animées de façon à ce que les animaux-Machines évoquent l'animal réel, mais invitent aussi au rêve et présentent les parties mécaniques aussi visibles que possible. Le Grand Éléphant est mobile le long de la Loire, dans un paysage et sur un territoire eux-mêmes en évolution.
2-Alimentations, moteurs, commandes et transmissions du mouvement pour l'animation des Machines
Le Grand Eléphantest un cas particulier car la plupart des animations sont mises en oeuvre par les Opérateurs à partir de séquences pré enregistrées. Un automate programmable, de multiples actionneurs, moteurs et capteurs permettent de donner vie au Grand Eléphant
Quelques pistes pédagogiques concernant la mise en mouvement et la transmission du mouvement lors de l'animation des Machines
Disciplines : sciences physiques - technologie - mathématiques - sciences de l'ingénieur -SVT
Quelques axes de travaux envisageables, en relation avec l'animation des Machines
- Mise en parallèle des mouvements de l'Animal-Machine et de l'animal réel : recherche de la façon dont sont conçues les séquences de vie et donc de mouvement de la trompe des pattes, de la tête du Grand Éléphant et comparaison avec l'animal réel ; mêmes recherches pour tout Animal-Machine. Cas particulier du Pou du Ciel.
- Les types de mouvement et les modes d'étude : aspects mathématiques, recherches de ces mouvements dans les Machines, descriptions cinématique et dynamique du mouvement (système, référentiel, trajectoire, vitesse, mouvement du centre d'inertie, mouvements d'une partie par rapport à une autre...), échantillonnage de la trajectoire, chronophotographies, enregistrements vidéo.
- Sources d'énergie, actionneurs et organes de transmission du mouvement : différents types de moteurs, vérins, arbres ... système bielle-manivelle, machines simples,.système roue dentée-chaîne, poulie, engrenages, quadrilatères déformables...
- Comment reproduire la fluidité des mouvements naturels, particulièrement pour les animaux marins ?
- Organes de liaisons : cardans, paliers...
- Hydrostatique, pression, transmission des forces, système Venturi.
On pourra s'interroger sur les différents métiers des hommes ayant précédemment travaillé en ces lieux et sur les métiers des hommes qui participent à l'élaboration des Machines ou qui participent à leur exploitation.
