Différences entre les pages « Poutres en spaghettis » et « Arc-en-ciel de chambre »

 
 
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{{Tuto Details
 
{{Tuto Details
|Main_Picture=Poutres_en_spaghettis_P1020885.JPG
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|Main_Picture=Arc-en-ciel_de_chambre_52309319_500107040517057_4445307871667683328_n.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 profiter d'un arc-en-ciel dans une chambre... avec juste de l'eau et de la lumière ?
La poutre est encastrée à une extrémité et chargée à l'autre par un panier de billes.
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|Disciplines scientifiques=Optical
|Disciplines scientifiques=Mechanics, Physics
 
 
|Difficulty=Easy
 
|Difficulty=Easy
|Duration=1
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|Duration=10
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}}
 
}}
{{Introduction
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{{Introduction}}
|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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|ItemList={{ItemList
Voici le livret succinct de l'activité:  https://www.wikidebrouillard.org/images/5/53/Poutres_spaghettis.pdf
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|Item=Eau
 
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}}{{ItemList
 
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|Item=Bassine
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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}}{{ItemList
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|Item=Miroir
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}}{{ItemList
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|Item=Feuille papier 80g
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}}
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}}
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{{Tuto Step
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|Step_Title=Installation
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|Step_Content=Place la bassine dans un endroit où elle est exposée à la lumière (du soleil si possible, d'un spot si vous habitez à Brest).
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}}
 
}}
{{Materials}}
 
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
|Step_Title=Revue du matériel
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|Step_Title=Préparation
|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_Content=Verse de l'eau dans la bassine et plonge le miroir à moitié dans l'eau.
 
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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
 
|Step_Picture_02=Poutres_en_spaghettis_P1010548_.JPG
 
|Step_Picture_03=Poutres_en_spaghettis_P1010553_.JPG
 
|Step_Picture_04=Poutres_en_spaghettis_P1010555_.JPG
 
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
|Step_Title=Construction de la poutre
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|Step_Title=Chercher l'arc en ciel
|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=Orienter le reflet de la lumière vers la feuille blanche. Que peut-on observer ?
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{{Notes
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|Observations=Un arc-en-ciel apparaît sur la feuille blanche.
  
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 !
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On voit bien la décomposition de la couleur blanche de la lumière en un ensemble de couleurs. Les couleurs les plus importantes sont le rouge, le bleu et le vert.
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|Explanations=La lumière blanche est composée de plusieurs couleurs. Lorsqu'un rayon de lumière change de milieu (ici de l'air à l'eau puis de l'eau à l'air), cela sépare ses différentes couleurs et crée un arc-en-ciel.
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|Deepen=Chaque couleur est caractérisée par une longueur d'onde de l'ordre du nanomètre. Les couleurs visibles par l'œil humain sont les couleurs dont la longueur d'onde se situe entre 380 et 740 nanomètres.
  
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[ < 380] ultraviolet
  
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.
+
[380 - 446] violet
  
 +
[446 - 520] bleu
  
Si on organise un concours, il faut fixer des règles équitables:
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[520 - 565] vert
  
- fixer la taille de la section de la poutre
+
[565 - 590] jaune
  
- donner le même nombre de spaghettis à tous
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[590 - 625] orange
 
 
- 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
 
}}
 
{{Tuto Step
 
|Step_Title=Le spaghetti en traction et en compression
 
|Step_Content=Pour nos activités, on considère qu'un spaghetti peut recevoir des efforts de traction et de compression (photo 1).
 
 
 
 
 
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).
 
  
 +
[625 - 740] rouge
  
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....
+
[ > 740] infrarouge
|Step_Picture_00=Poutres_en_spaghettis_TractionCompression.jpg
 
|Step_Picture_01=Poutres_en_spaghettis_TestTraction.jpg
 
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}}
 
{{Tuto Step
 
|Step_Title=Que faut-il faire pour gagner ?
 
|Step_Content='''Expérimenter, Observer, Raisonner'''
 
  
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...
+
Si on assemble tous les intervalles des couleurs que l'humain peut voir, on obtient un intervalle allant de 380 à 740 nanomètres. Cette fusion des couleurs de l'arc-en-ciel donne la couleur blanche. Les différentes couleurs qui composent la lumière blanche ne sont pas déviées de la même façon par l'eau, d'où le phénomène de décomposition de lumière qui se traduit par l'arc-en-ciel.
  
 +
La lumière blanche est décomposable. C’est une lumière polychromatique, c’est-à-dire composée de plusieurs couleurs. L'expérience met en œuvre un système dispersif permettant la dispersion (décomposition) de la lumière.
  
Les paramètres qui influencent la rupture:
+
Lorsqu'un rayon lumineux pénètre l'eau, il y a une décomposition de la lumière car les deux milieux (air et eau) possèdent un indice de réfraction différent. Or la réfraction est fonction de la longueur d'onde, ce qui entraîne la décomposition du rayon en autant de couleurs qui le constituent.
 +
|Applications=Cette expérience nous explique le phénomène de l'arc-en-ciel.
  
- la section de la poutre.
+
Le soleil qui suit directement la pluie nous donne un très bel arc-en-ciel !
  
Jouer sur la longueur des cellules
+
Retournez un CD, vous y verrez apparaître toutes les couleur de l'arc-en-ciel.
|Step_Picture_00=Poutres_en_spaghettis_P1020887.JPG
 
|Step_Picture_01=Poutres_en_spaghettis_P1020877.JPG
 
 
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Version du 22 mars 2020 à 17:53

Auteur avatarTess | Dernière modification 22/05/2020 par Bolido

Arc-en-ciel de chambre 52309319 500107040517057 4445307871667683328 n.jpg
Comment profiter d'un arc-en-ciel dans une chambre... avec juste de l'eau et de la lumière ?
Licence : Attribution (CC-BY)

Étape 1 - Installation

Place la bassine dans un endroit où elle est exposée à la lumière (du soleil si possible, d'un spot si vous habitez à Brest).




Étape 2 - Préparation

Verse de l'eau dans la bassine et plonge le miroir à moitié dans l'eau.



Étape 3 - Chercher l'arc en ciel

Orienter le reflet de la lumière vers la feuille blanche. Que peut-on observer ?




Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Un arc-en-ciel apparaît sur la feuille blanche.

On voit bien la décomposition de la couleur blanche de la lumière en un ensemble de couleurs. Les couleurs les plus importantes sont le rouge, le bleu et le vert.

Explications

La lumière blanche est composée de plusieurs couleurs. Lorsqu'un rayon de lumière change de milieu (ici de l'air à l'eau puis de l'eau à l'air), cela sépare ses différentes couleurs et crée un arc-en-ciel.

Plus d'explications

Chaque couleur est caractérisée par une longueur d'onde de l'ordre du nanomètre. Les couleurs visibles par l'œil humain sont les couleurs dont la longueur d'onde se situe entre 380 et 740 nanomètres.

[ < 380] ultraviolet

[380 - 446] violet

[446 - 520] bleu

[520 - 565] vert

[565 - 590] jaune

[590 - 625] orange

[625 - 740] rouge

[ > 740] infrarouge

Si on assemble tous les intervalles des couleurs que l'humain peut voir, on obtient un intervalle allant de 380 à 740 nanomètres. Cette fusion des couleurs de l'arc-en-ciel donne la couleur blanche. Les différentes couleurs qui composent la lumière blanche ne sont pas déviées de la même façon par l'eau, d'où le phénomène de décomposition de lumière qui se traduit par l'arc-en-ciel.

La lumière blanche est décomposable. C’est une lumière polychromatique, c’est-à-dire composée de plusieurs couleurs. L'expérience met en œuvre un système dispersif permettant la dispersion (décomposition) de la lumière.

Lorsqu'un rayon lumineux pénètre l'eau, il y a une décomposition de la lumière car les deux milieux (air et eau) possèdent un indice de réfraction différent. Or la réfraction est fonction de la longueur d'onde, ce qui entraîne la décomposition du rayon en autant de couleurs qui le constituent.

Applications : dans la vie de tous les jours

Cette expérience nous explique le phénomène de l'arc-en-ciel.

Le soleil qui suit directement la pluie nous donne un très bel arc-en-ciel !

Retournez un CD, vous y verrez apparaître toutes les couleur de l'arc-en-ciel.


Dernière modification 22/05/2020 par user:Bolido.

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