Différences entre les pages « Poutres en spaghettis » et « L'oeuf qui flotte »

 
 
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{{Tuto Details
 
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|Main_Picture=Poutres_en_spaghettis_P1020885.JPG
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|Main_Picture=L_oeuf_qui_flotte_oeuf_qui_flotte_IMG20200320122248.jpg
 
|Licences=Attribution (CC-BY)
 
|Licences=Attribution (CC-BY)
|Description=Il s'agit de réaliser des poutres en treillis de spaghettis afin d'en expérimenter la résistance mécanique en les chargeant par un panier de billes.
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|Description=Comment faire flotter un œuf facilement ?
La poutre est encastrée à une extrémité et chargée à l'autre par un panier de billes.
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|Disciplines scientifiques=Matter Sciences, Mechanics, Physics
|Disciplines scientifiques=Mechanics, Physics
 
 
|Difficulty=Easy
 
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|Tags=archimède, densité, oeuf, eau, masse volumique
 
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|Introduction=Cette activité de construction a été expérimentée par un groupe de collégiens qui s'étaient vraiment pris au jeu de fabriquer la poutre la plus résistante.
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{{Materials
 
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Voici le livret succinct de l'activité:  https://www.wikidebrouillard.org/images/5/53/Poutres_spaghettis.pdf
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|Item=Oeuf
 
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|Item=Bocal
En tout cas, après ces expérimentations, ils ont compris pourquoi les flèches des grues sont toujours orientées de la même façon....
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{{Materials}}
 
 
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|Step_Title=Revue du matériel
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|Step_Title=Réunir le matériel
|Step_Content=La photo 1 présente le banc de test pour tester la tenue de la poutre à la charge.
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|Step_Picture_00=L_oeuf_qui_flotte_oeuf_qui_flotte_IMG20200320110347.jpg
 
 
 
 
La photo 2 montre le panier de billes tel qu'il a été chargé juste au moment de la rupture. Il suffit de peser le panier pour connaître précisément la charge qui a provoqué la rupture.  C'est un critère objectif qui permet de départager les différents participants au concours.
 
 
 
 
 
La photo 3 montre le matériel nécessaire pour réaliser une poutre:
 
 
 
- les deux plaques aux extémités
 
 
 
- un certain nombre de spaghettis (n°3 de Panzani, par exemple)
 
 
 
- un pistocolle
 
 
 
 
 
La photo 4 montre le début de la construction de la poutre. Un quadrillage tracé sur les deux plaques d'extrémité peut aider pour obtenir une construction régulière et contrôlée.
 
 
 
 
 
De même la photo 5 suggère de tracer des repères sur les spaghettis afin de réaliser des cellules de taille contrôlée.
 
 
 
<br />
 
|Step_Picture_00=Poutres_en_spaghettis_P1010540_.JPG
 
|Step_Picture_01=Poutres_en_spaghettis_P1010549_.JPG
 
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{{Tuto Step
|Step_Title=Construction de la poutre
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|Step_Title=Préparer l'eau salée
|Step_Content=La construction de la poutre demande beaucoup de délicatesse, surtout au début, lors de la fixation des premiers spaghettis.... car un spaghetti solitaire est très fragile ! On peut d'ailleurs s'aider de petits outils de maintien que chacun se développera si besoin...
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|Step_Content=Prépare de l'eau saturée en sel en versant du gros sel de préférence (pour conserver la transparence de l'eau) dans un récipient d'eau. Tu peux mélanger si nécessaire à l'aide de la cuillère.
 
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|Step_Picture_00=L_oeuf_qui_flotte_oeuf_qui_flotte_IMG20200320110628.jpg
Ce n'est que lorsque l'on a commencé à poser les croisillons de cellules que commence à ressentir dans sa main la raideur de la construction. C'est une sensation très rassurante !
 
 
 
 
 
Sur la photo 1, on est encore à un stade fragile. Les 4 cellules n'ont pas encore de croisillon.... Sur la photo 2, la présence des croisillons a apporté une sensation de raideur et de solidité.
 
 
 
 
 
Profitons également de voir sur ces photos que
 
 
 
- les points de colle entre spaghettis sont petits
 
 
 
- les points de colle pour l'accroche sur les deux plaques de bois sont plus gros
 
 
 
 
 
Si on organise un concours, il faut fixer des règles équitables:
 
 
 
- fixer la taille de la section de la poutre
 
 
 
- donner le même nombre de spaghettis à tous
 
 
 
- interdire de renforcer les spaghettis avec de la colle
 
|Step_Picture_00=Poutres_en_spaghettis_P1020870.JPG
 
|Step_Picture_01=Poutres_en_spaghettis_P1020871.JPG
 
 
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{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
|Step_Title=Le spaghetti en traction et en compression
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|Step_Title=Plonger l'oeuf dans l'eau
|Step_Content=Pour nos activités, on considère qu'un spaghetti peut recevoir des efforts de traction et de compression (photo 1).
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|Step_Content=Verse de l'eau dans le bocal (jusqu'à au moins 5-6 cm de haut) puis met ton œuf dans le bocal. Que remarques tu ?
 
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|Step_Picture_00=L_oeuf_qui_flotte_oeuf_qui_flotte_IMG20200320111048.jpg
 
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|Step_Picture_01=L_oeuf_qui_flotte_oeuf_qui_flotte_IMG20200320122248.jpg
La traction, c'est quand on tire dessus. Un spaghetti résiste bien aux efforts de traction. Il est facile d'expérimenter avec une bouteille d'eau que l'on remplit jusqu'à ce que le spaghetti casse en traction . Il suffit de peser ensuite la charge qui a provoqué le rupture. Notez l'utilisation de deux bouchons qui évitent de casser le spaghetti par cisaillement, bien avant qu'il ne soit cassé par la traction  (photo 2).
 
 
 
 
 
La compression, c'est quand on applique deux forces aux extrémités, dans l'alignement du spaghetti. Le spaghetti résiste très mal à la compression. On voit très vite apparaître le flambage, puis la rupture. Il est facile de réaliser un banc de test en compression avec une petite balance de cuisine précise au gramme (photo 3). On en tire facilement la loi de rupture en fonction de la longueur.... Très utile pour optimiser la taille des cellules....
 
 
 
Bien que les spaghettis ne soient pas des éléments de construction mécanique, leurs propriétés mécaniques sont assez homogènes....
 
|Step_Picture_00=Poutres_en_spaghettis_TractionCompression.jpg
 
|Step_Picture_01=Poutres_en_spaghettis_TestTraction.jpg
 
|Step_Picture_02=Poutres_en_spaghettis_IMG_20191205_103735.jpg
 
 
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{{Tuto Step
|Step_Title=Que faut-il faire pour gagner ?
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|Step_Title=Faire flotter l'oeuf
|Step_Content='''Expérimenter, Observer, Raisonner'''
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|Step_Content=Rajouter petit à petit l’eau saturée en sel dans le même récipient que l’œuf. Qu'observes tu ?
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|Step_Picture_00=L_oeuf_qui_flotte_oeuf_qui_flotte_IMG20200320122539.jpg
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{{Notes
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|Observations=Lorsque l’œuf est placé dans le bocal d’eau, il coule. Il se met a flotter à partir d'une certaine quantité d'eau salée ajoutée.
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|Avertissement=Si l’œuf est trop vieux, il se peut qu'il flotte dès le début de l'expérience. Un œuf qui flotte dans de l'eau douce est périmé !
  
Sur la photo prise juste avant la rupture de la poutre, on voit bien les spaghettis qui travaillent en traction et ceux qui travaillent en compression...
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Cette expérience demande beaucoup de sel, au moins 4 grosses cuillères de sel pour un verre d'eau. Si tu n'as pas assez de sel, tu peux faire la même expérience avec du sucre.
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|Explanations=Lorsqu'un œuf est plongé dans l'eau, il coule, cela est dû à sa densité qui est plus forte que celle de l’eau. L’œuf est plus "lourd" que l'eau.  
  
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La densité de l'eau salée est plus forte que l'eau douce. Plus on ajoute de sel dans l'eau plus sa densité augmente, jusqu'à ce que l'eau salée devienne plus "lourde" que l’œuf. L’œuf, moins dense que l'eau salée, se met alors à flotter.
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|Applications=Les bateaux, les sous marins et même certains animaux marins utilisent ce même principe pour pouvoir flotter. Les sous-marins et les animaux marins possédant une vessie natatoire peuvent faire varier leur densité afin d'évoluer à différentes profondeurs.
  
Les paramètres qui influencent la rupture:
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C'est également le principe qui est utilisé par les montgolfières, sauf qu'elles se déplacent dans un autre fluide : l'air.
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|Objectives=Comprendre la densité d'un fluide et d'un objet.
  
- la section de la poutre.  
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Montrer que l'on peut modifier la densité d'un fluide en changeant sa composition.
  
Jouer sur la longueur des cellules
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Illustrer et comprendre les phénomènes de flottaison et de poussée d'Archimède.
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Version du 22 mars 2020 à 18:00

Auteur avatarClaire Cantin | Dernière modification 22/03/2020 par Claire Cantin

L oeuf qui flotte oeuf qui flotte IMG20200320122248.jpg

Étape 1 - Réunir le matériel




Étape 2 - Préparer l'eau salée

Prépare de l'eau saturée en sel en versant du gros sel de préférence (pour conserver la transparence de l'eau) dans un récipient d'eau. Tu peux mélanger si nécessaire à l'aide de la cuillère.




Étape 3 - Plonger l'oeuf dans l'eau

Verse de l'eau dans le bocal (jusqu'à au moins 5-6 cm de haut) puis met ton œuf dans le bocal. Que remarques tu ?



Étape 4 - Faire flotter l'oeuf

Rajouter petit à petit l’eau saturée en sel dans le même récipient que l’œuf. Qu'observes tu ?


Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Lorsque l’œuf est placé dans le bocal d’eau, il coule. Il se met a flotter à partir d'une certaine quantité d'eau salée ajoutée.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Si l’œuf est trop vieux, il se peut qu'il flotte dès le début de l'expérience. Un œuf qui flotte dans de l'eau douce est périmé !

Cette expérience demande beaucoup de sel, au moins 4 grosses cuillères de sel pour un verre d'eau. Si tu n'as pas assez de sel, tu peux faire la même expérience avec du sucre.

Explications

Lorsqu'un œuf est plongé dans l'eau, il coule, cela est dû à sa densité qui est plus forte que celle de l’eau. L’œuf est plus "lourd" que l'eau.

La densité de l'eau salée est plus forte que l'eau douce. Plus on ajoute de sel dans l'eau plus sa densité augmente, jusqu'à ce que l'eau salée devienne plus "lourde" que l’œuf. L’œuf, moins dense que l'eau salée, se met alors à flotter.

Applications : dans la vie de tous les jours

Les bateaux, les sous marins et même certains animaux marins utilisent ce même principe pour pouvoir flotter. Les sous-marins et les animaux marins possédant une vessie natatoire peuvent faire varier leur densité afin d'évoluer à différentes profondeurs.

C'est également le principe qui est utilisé par les montgolfières, sauf qu'elles se déplacent dans un autre fluide : l'air.

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

Comprendre la densité d'un fluide et d'un objet.

Montrer que l'on peut modifier la densité d'un fluide en changeant sa composition.

Illustrer et comprendre les phénomènes de flottaison et de poussée d'Archimède.

Dernière modification 22/03/2020 par user:Claire Cantin.

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