Bâtisseurs de Ponts Guide Enseignant Éducation Nationale • Cycle 3 SCIENCES & TECHNOLOGIE (CM1/CM2)
BO n° 24 du 11/06/2026
Guide de l'Enseignant
Défi Pont en Spaghetti
Démarche de conception et de réalisation d'un objet technique : ingénierie de précision avec pâtes crues et colle.
Le Projet Spaghetti
Cette séquence d'ingénierie collaborative de 6 séances de 1h30 met les élèves en situation de concevoir et fabriquer un pont miniature en spaghettis crus répondant à un cahier des charges rigoureux. Ce matériau très fragile à l'unité permet de mettre en évidence la force de la triangulation et la répartition des contraintes.
Objectifs d'Apprentissage
• Comprendre la différence entre traction (résistance du spaghetti) et flambement en compression.
• Découvrir l'effet de "faisceau" (coller plusieurs brins ensemble pour multiplier la résistance).
• Tracer et découper avec minutie d'après un gabarit technique au millimètre près.
• Gérer les contraintes de masse (le pont doit être léger mais porter une charge immense).
Rôles de l'Enseignant
L'enseignant régule la distribution de la matière première (le spaghetti est cassant) et supervise les zones chaudes d'assemblage. Il introduit les notions physiques clés de manière expérientielle.
Inventaire Matériel
Quantités estimées pour 6 équipes de 5 élèves :
Spaghettis crus standards n°5 4 paquets (2 kg)
Pistolets à colle basse temp. 6 pcs
Recharges de colle thermofusible 60 bâtonnets
Papiers cuisson (anti-adhésif) 1 rouleau
Mini-scies à dent ou pinces coupantes 12 pcs
Banc d'essai (2 tables + seau) 1 kit
Balance électronique de cuisine 1 g près
Sécurité Pâtes & Colle
Éclats de pâtes : Lors de la coupe des spaghettis à la pince, des éclats pointus peuvent être projetés. Le port de lunettes de protection simples est conseillé.Colle thermofusible : Risque d'ampoules. Interdire la colle classique chaude, n'utiliser que des pistolets de type "Cool Melt" ou basse température (80-100°C maximum).
Aperçu du Défi Spaghetti
Séance 1
Forces & Ponts
Séance 2
Test Spaghetti
Séance 3
Cahier des Ch.
Séance 4
Gabarits 1
Séance 5
Assemblage 2
Séance 6
Grand Crash
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Bâtisseurs de Ponts • Guide Enseignant PHASE DE RECHERCHE SPAGHETTI
1
Séance 1 : Gravité et Typologie des Ponts
90 minutes • Découverte et Classification
Concept : Forces
Étape 1 : Situation déclenchante (15 min) : Observer des ponts réels et comprendre pourquoi ils ne tombent pas sous l'effet de la pesanteur. Émission d'hypothèses sur le rôle des appuis (piles, culées) et des tabliers.
Étape 2 : Typologie documentaire (30 min) : Découverte des grandes familles de ponts : ponts à poutres, ponts en arc, ponts suspendus. Identification visuelle des éléments tendus et comprimés.
Étape 3 : Modélisation sensorielle (35 min) : Manipuler une règle en plastique souple sur deux gommes pour comprendre la flexion . Expérimenter l'étirement d'un élastique (traction) et l'écrasement d'une mousse (compression).
Trace Écrite :
Structurer le vocabulaire : "Traction" (tirer/étirer) et "Compression" (pousser/serrer). Expliquer que les structures performantes combinent intelligemment ces deux forces.
2
Séance 2 : Propriétés Physiques du Spaghetti
90 minutes • Investigations et Triangulation
Concept : Résistance
Expérience 1 - Traction & Compression (30 min) : Faire tester aux élèves la résistance d'un brin de spaghetti cru. En traction, il est incroyablement solide. En compression axiale (appui sur les deux extrémités), il courbe et casse instantanément : c'est le flambement (buckling).
Expérience 2 - L'effet faisceau (25 min) : Coller ensemble 4 brins de spaghettis en un "poteau" cylindrique. Constater que la résistance au flambement est multipliée par bien plus que 4. Définir le concept de membrure composite.
Expérience 3 - La triangulation (25 min) : Fabriquer un triangle et un carré de spaghetti. Observer que le triangle est la seule forme plane indéformable lors de l'application d'une force sur un sommet.
Observation :
Les élèves doivent comprendre que le spaghetti est parfait pour les éléments tendus (suspentes, haubans) mais nécessite d'être groupé en faisceaux pour les éléments comprimés (piles, membrures supérieures).
3
Séance 3 : Cahier des Charges & Tracé Technique
90 minutes • Planification et Dessin Technique
Concept : Conception
Étape 1 - Le Cahier des Charges (20 min) : Définir les limites physiques : portée libre (vide à franchir) de 40 cm, largeur de tablier de 8 cm. Masse totale de spaghetti et colle inférieure à 150g.
Étape 2 - Rôles opérationnels (15 min) : Constitution des bureaux d'études de 5 élèves. Répartition des tâches (calculateur de masse, chef de chantier, dessinateur, contrôleur qualité).
Étape 3 - Dessin Technique à l'échelle (45 min) : Sur une feuille A3, dessiner le pont en vue de profil exacte (échelle 1:1). Ce dessin servira de gabarit de montage (on assemblera les pâtes directement sur la feuille protégée).
Règle de Chantier :
L'enseignant doit signer le plan A3. Cette validation permet aux élèves d'obtenir leur dotation en spaghetti pour la séance suivante.
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Bâtisseurs de Ponts • Guide Enseignant PHASE DE CHANTIER SPAGHETTI
4
Séance 4 : Construction - Réalisation des Fermes
90 minutes • Technique de Gabarit et Collage
Action
Étape 1 - Préparation des postes (15 min) : Fixer le dessin technique A3 sur la table. Le recouvrir d'un papier cuisson transparent (anti-adhésif) pour protéger le dessin de la colle chaude.
Étape 2 - Coupe précise (25 min) : Couper les segments de spaghetti à l'aide d'une pince coupante ou de petits ciseaux d'écolier en les superposant exactement sur le dessin.
Étape 3 - Collage à plat (40 min) : Déposer de légers points de colle basse température aux intersections. Les élèves fabriquent ainsi deux "fermes latérales" en treillis, parfaitement plates et identiques.
Technique clé :
Ne pas manipuler les pièces chaudes immédiatement. Laisser figer la colle 1 minute avant de détacher délicatement le treillis du papier cuisson.
5
Séance 5 : Assemblage 3D & Contreventement
90 minutes • Passage au Volume et Solidification
Action
Étape 1 - Redresser les structures (20 min) : Positionner verticalement les deux fermes plates réalisées en S4. Maintenir l'écartement de 8 cm grâce à des blocs ou des équerres en carton temporaires.
Étape 2 - Entretoises et diagonales (45 min) : Coller des spaghettis transversaux (poutres de tablier) pour lier les deux flancs. Ajouter impérativement des diagonales de contreventement sous le tablier et sur la face supérieure pour empêcher le vrillage.
Étape 3 - Contrôle technique et pesée (15 min) : Retirer les gabarits en carton. Peser chaque pont sur la balance électronique. En cas de dépassement des 150g, l'équipe doit enlever des éléments non structuraux.
Calcul de Masse :
Notez la masse exacte de chaque maquette (au gramme près). Ce chiffre sera le dénominateur de la formule de performance lors de la séance 6.
6
Séance 6 : Le Grand Crash Test & Soutenance
90 minutes • Homologation et Évaluation Finale
Évaluation
Étape 1 - Installation et sécurité (15 min) : Placer deux tables écartées de 40 cm. Prévoir un carton protecteur sous la zone d'essai pour récupérer les miettes de pâtes après rupture.
Étape 2 - Mise en charge lente (45 min) : Un tasseau de bois de 8 cm avec un crochet traverse le milieu du tablier du pont. On suspend un seau vide en dessous. Les élèves versent délicatement des bouteilles d'eau ou des masses marquées dans le seau jusqu'à rupture complète.
Étape 3 - Calcul du ratio d'ingénierie (20 min) : Appliquer la formule de performance de l'ingénieur. Un pont de 100g de spaghetti qui supporte 4 kg d'eau a un ratio exceptionnel de 40.
Esprit d'analyse :
Demandez à chaque équipe d'analyser la zone de rupture initiale : "Est-ce un joint de colle qui a glissé, ou un spaghetti comprimé qui a flambé ?"
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Bâtisseurs de Ponts • Annexes Pédagogiques NOTIONS & ÉVALUATION
Grille d'Évaluation Défi Spaghetti (Cycle 3)
Critères Insuffisant Satisfaisant Très bonne maîtrise Précision géométrique Aucun respect du gabarit. Les côtés gauche et droit sont asymétriques. Fermes coupées d'après plan, symétrie globale du tablier respectée. Assemblage parfait au millimètre, joints de colle minimes et propres. Intégration triangulation Le pont n'est fait que de carrés ou rectangles déformables. Utilisation systématique de triangles sur les flancs du pont. Triangulation en 3D (flancs + contreventements horizontaux). Gestion de la contrainte Masse Le pont dépasse largement 150g ou n'a pas été pesé. Le pont pèse moins de 150g mais utilise un excès de colle. Le pont est très léger (< 100g) grâce à une structure épurée. Efficacité Mécanique (Ratio η) Le pont s'effondre avec moins de 500g de charge. Ratio < 5. Le pont supporte entre 1 et 3 kg de charge. Ratio entre 10 et 30. Performance structurelle majeure. Ratio supérieur à 40.
Notions Physiques Appliquées aux Pâtes Sèches
1. Fragilité du Spaghetti La pâte sèche est un matériau rigide et fragile (faible déformation élastique avant rupture). Elle réagit extrêmement mal à la flexion pure, se rompant instantanément.
2. La compression & Le Flambement Sous charge verticale, les montants du pont sont comprimés. Les longs brins fins fléchissent latéralement et se brisent : c'est le flambement. Plus un brin est court et épais, plus il résiste au flambement.
3. L'importance de la colle La colle n'est pas seulement un liant : elle crée des encastrements rigides au niveau des nœuds de la structure. Un nœud bien encollé réduit la longueur de flambement effective des spaghettis.
4. Calcul du Ratio de Performance (η) Ce calcul permet d'introduire de manière concrète les notions mathématiques de proportionnalité et de division décimale : \[ \eta = \frac{\text{Masse supportée}}{\text{Masse du pont}} \]
Pistes de Différenciation
Soutien : Autoriser l'utilisation de quelques bâtonnets de glace en bois pour renforcer uniquement les points d'appui (piles) très complexes.Dépassement : Imposer la construction d'un pont "à arche" supérieure, bien plus complexe à cintrer (il faut légèrement humidifier ou chauffer le spaghetti pour le courber).
Projet Bâtisseurs de Ponts (Spaghetti) — CM1/CM2 Page 4/4
Résistance Spaghetti Fiche Expérience LABORATOIRE DU JEUNE INGÉNIEUR • SÉANCE 2 Fiche d'Expérimentation : Le Spaghetti Cru
Sciences & Tech
Prénom / Nom : __________________________
Groupe d'Ingénierie : __________________________
Date : ____ / ____ / 2026
1 Expérience 1 : Traction vs. Compression Axiale
Prends un brin de spaghetti cru. A) Tire doucement sur chaque extrémité (traction). B) Appuie verticalement sur le brin posé sur la table (compression axiale). Observe ce qui se produit.
Dessine ce qui arrive au spaghetti comprimé :
Explique pourquoi le spaghetti casse si vite en compression (flambement) :
____________________________________________________ ____________________________________________________ ____________________________________________________
2 Expérience 2 : L'Effet de Faisceau (Solidarisation)
Collez ensemble 5 brins de spaghetti sur toute leur longueur à l'aide de quelques gouttes de colle ou de ruban adhésif pour former une "poutre-faisceau". Essayez maintenant de la comprimer.
Compare la résistance du faisceau par rapport au spaghetti unique :
Le faisceau plie exactement de la même manière.
Le faisceau est beaucoup plus rigide et résiste mieux au flambement.
Le faisceau casse encore plus vite car il est plus lourd.
3 Expérience 3 : La Triangulation Géométrique
À l'aide d'attaches ou de petits points de colle, assemblez un carré et un triangle avec vos morceaux de spaghetti. Pressez sur les sommets.
Le carré s'est-il déformé ? ______________________________________
Le triangle s'est-il déformé ? ______________________________________
Conclusion Scientifique Pour fabriquer un pont stable en spaghettis, je dois privilégier les formes ____________________ .
Bâtisseurs de Ponts — Séance 2 : Formes & Matières Fiche Élève
Spaghetti Pont Cahier des Charges BUREAU D'ÉTUDES TECH • SÉANCE 3 Cahier des Charges Pédagogique & Plan de Conception
A3 / A4 Plan
Membres de l'Équipe : __________________________________________
Nom du Projet : ____________________
Masse estimée : ________ g
1. Dimensions
Portée libre : 40 cm min. entre les deux tables.Largeur : 8 cm min. sur toute la longueur.Hauteur : Libre (à optimiser).
2. Masse critique
La masse totale du pont fini (spaghettis + colle) ne doit pas dépasser 150 grammes . Chaque gramme de colle inutile pénalise le ratio final.
3. Matériaux
Uniquement des spaghettis crus n°5 et des bâtonnets de colle thermofusible basse température. Pas d'armature externe.
Dessin Technique (Vue de Profil de la Structure en Treillis) Échelle 1:2 (1 carreau = 2 cm)
Appui Gauche
Appui Droite
← Vide à franchir : 40 cm →
Tracer votre structure triangulée ici
Chef de Projet - Validation Interne :
"Nous certifions que notre plan respecte scrupuleusement la largeur minimale de 8 cm et la portée de 40 cm."
Signature : _______________________
Validation de l'Ingénieur en Chef (Enseignant) : Le plan respecte-t-il les contraintes ?
Oui Non (à corriger) Date : ____/____
Projet Bâtisseurs de Ponts (Spaghetti) — Séance 3 Fiche Élève
Spaghetti Guide de Fabrication CHANTIER TECHNIQUE • SÉANCE 4 Guide Pratique de Fabrication : Les Fermes Latérales
Sécurité & Geste
Poste de Travail : Table de Montage n° _____
Chef de Chantier : ________________________
Responsable Sécurité : ________________________
Protocole d'Assemblage sur Plan
1
Protéger le gabarit de dessin : Scotchez votre dessin technique A3 sur la table. Fixez une feuille de papier cuisson transparent par-dessus. La colle basse température n'adhère pas sur le papier sulfurisé, ce qui permettra de détacher le pont intact.
2
Couper sans casser : Ne cassez pas le spaghetti à la main, cela l'effiloche. Utilisez une pince coupante de précision ou de petits ciseaux d'écolier. Pressez fermement. Alignez parfaitement chaque segment sur le tracé de votre dessin.
3
Déposer de micro-points de colle : La colle pèse très lourd. Ne surchargez pas les nœuds. Déposez une petite bille de colle thermofusible (environ la taille d'un petit pois) au croisement des spaghettis. Maintenez enfoncé pendant 10 secondes.
4
Détacher avec délicatesse : Une fois le flanc entièrement assemblé, attendez 1 minute complète pour que la colle devienne blanche et solide. Glissez une règle plate sous la structure pour la décoller doucement du papier sulfurisé.
Contrôle Qualité de Fin de Séance 4
Avant de ranger votre poste de travail, cochez les critères validés par le groupe :
Nos 2 fermes latérales sont identiques et symétriques.
La colle a refroidi et les nœuds sont solides.
Tous les résidus de colle filamenteux ont été retirés.
La table a été balayée (aucun éclat de spaghetti au sol).
RÈGLE D'OR DE SÉCURITÉ : Le pistolet à colle chaude ne doit jamais quitter le centre de la table. Si de la colle chaude entre en contact avec ta peau, passe immédiatement ta main sous l'eau froide du robinet et préviens l'enseignant.
Projet Bâtisseurs de Ponts (Spaghetti) — Séance 4 Fiche Élève
Spaghetti Stabilite et Contreventement CHANTIER TECHNIQUE • SÉANCE 5 Fiche d'Analyse : Solidité, 3D & Contreventement
Ajustement 3D
Membres du Groupe : __________________________________________
Masse actuelle (Pesée S5) : ________ g
Le Défi de la 3D : Sortir du Plan
Vos deux fermes en treillis sont plates (2D). Aujourd'hui, vous allez les dresser verticalement pour créer un pont en volume (3D). Pour cela, vous allez les relier horizontalement avec des entretoises.
Observation critique : Si vous reliez vos fermes latérales uniquement par des spaghettis perpendiculaires (parallèles entre eux), le pont va ressembler à une boîte de rectangles. Il va vriller (torsion latérale) et s'effondrer immédiatement.
Le Contreventement diagonal
Pour empêcher le vrillage, l'ingénieur ajoute des contreventements . Ce sont des spaghettis collés en diagonale sous le tablier et/ou au-dessus du pont. Ils transforment les rectangles fragiles en triangles stables.
A) Dessin à compléter :
Ajoute au crayon gris les diagonales manquantes pour contreventer ce tablier vu du dessus :
B) Questions d'ingénierie :
Pourquoi les ponts suspendus (comme le Golden Gate) ont-ils des grilles en diagonales métalliques sous leur tablier ?
__________________________________________ __________________________________________
Le Verdict de la Balance
Pose ton pont finalisé sur la balance électronique. Note le poids exact ci-dessous. Rappel : si ton pont fait plus de 150g, tu es disqualifié du calcul officiel de performance !
Poids mesuré de notre pont : _______ g
(Masse optimale cible : entre 80g et 120g)
Projet Bâtisseurs de Ponts (Spaghetti) — Séance 5 Fiche Élève
Spaghetti Pont Rapport Crash Test HOMOLOGATION PHYSIQUE • SÉANCE 6 Rapport de Performance & Autopsie de Rupture
CRASH-TEST
Nom de la Maquette : ________________________
Ingénieurs d'Équipe : ________________________
Date d'Homologation : ____ / ____ / 2026
Mesures Physiques Officielles
Masse propre de la maquette (M) : _________ g
Charge supportée avant rupture (C) : _________ g
Rappel de conversion :
N'oublie pas de convertir la charge en grammes pour pouvoir faire ta division :1 bouteille d'eau d'1,5L = 1500 g 1 kg de sable ou fonte = 1000 g
Calcul de l'Efficacité Structurale (\(\eta\)) Formule : \(\eta = \frac{C}{M}\)
Divise la charge de rupture (C) par la masse du pont (M) . Plus le chiffre obtenu est grand, plus ton pont était efficace d'un point de vue de l'ingénierie !
Zone de calcul (pose ta division décimale) :
Le ratio d'efficacité de notre pont de spaghetti est : _________
Autopsie de Rupture : Analyse post-mortem
Observe attentivement les restes de ta maquette après son effondrement.
1. Où la rupture s'est-elle produite ?
Au centre du tablier (flexion maximale)
Aux appuis latéraux (pression / glissement)
Un joint de colle s'est décollé
Un spaghetti comprimé a flambé
2. Comment auriez-vous pu renforcer ce point ?
__________________________________________ __________________________________________
Leçon Apprise "En sciences, détruire pour tester n'est pas un échec, c'est l'unique moyen de valider nos modèles !"
Projet Bâtisseurs de Ponts (Spaghetti) — Séance 6 Fiche Élève
