Différences entre les pages « Voiture propulsée par un ballon » et « Cuillère cloche »

 
 
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{{Tuto Details
 
{{Tuto Details
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|Main_Picture=Voiture_propuls_e_par_un_ballon_IMG_20200325_151257.jpg
+
|Main_Picture=Cuill_re_cloche_Image.png
 
|Licences=Attribution (CC-BY)
 
|Licences=Attribution (CC-BY)
−
|Description=Comment fabriquer une petite voiture et la propulser à l’aide d’un simple ballon de baudruche ?
+
|Description=Une cuillère qui fait le son d’une cloche de cathédrale ? Trop facile !
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|Disciplines scientifiques=Mechanics, Physics
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|Disciplines scientifiques=Acoustics, Physics
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|Difficulty=Technical
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|Difficulty=Easy
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|Duration=45
+
|Duration=5
 
|Duration-type=minute(s)
 
|Duration-type=minute(s)
−
|Tags=mouvement, transport, objet roulant
+
|Tags=son, onde, matière, vibration, propagation du son
 
}}
 
}}
−
{{Introduction}}
+
{{Introduction
−
{{TutoVideo
+
|Introduction=Une expérience toute simple pour comprendre comment le son se propage
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|VideoType=Mp4
 
−
|mp4video=VID 20200325 232642.mp4
 
 
}}
 
}}
 
{{Materials
 
{{Materials
 
|ItemList={{ItemList
 
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−
|Item=Ballon de baudruche
+
|Item=Ficelle
 
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−
|Item=Règle
+
|Item=Cuillère à soupe
−
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−
|Item=Bouchon plastique
 
−
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−
|Item=Pic à brochette
 
−
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−
|Item=Ruban adhésif
 
−
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−
|Item=Paille
 
−
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−
|Item=Vrille
 
 
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|Item=Ciseaux
 
|Item=Ciseaux
−
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−
|Item=Crayon gris
 
 
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}}
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
 
|Step_Title=Réunir le matériel
 
|Step_Title=Réunir le matériel
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|Step_Content=Pour fabriquer ta voiture ballon, il te faut :
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|Step_Content=- Une cuillère à soupe entièrement en métal
−
 
 
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•     Un ballon de baudruche
 
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•     4 bouchons de bouteille en plastique et une vrille pour fabriquer les roues
 
−
 
 
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•     Du carton
 
−
 
 
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•    2  pics à brochette
 
−
 
 
−
•     Du ruban adhésif
 
−
 
 
−
•     Trois pailles (ou tubes de stylos démontables)
 
  
−
•     Un crayon, une règle et des ciseaux pour tracer sur le carton et découper
+
- Au moins 2 mètres de ficelle pour pouvoir faire pendre la cuillère
−
|Step_Picture_00=Voiture_propuls_e_par_un_ballon_mat_riel-2.jpg
+
|Step_Picture_00=Cuill_re_cloche_Mat_riel.JPG
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
 
|Step_Title=Préparer l'expérience
 
|Step_Title=Préparer l'expérience
−
|Step_Content=*Découpe un petit morceau de carton en rectangle.
+
|Step_Content=Noue la ficelle autour de la cuillère, de façon à avoir environ un mètre de longueur de chaque côté du nœud.
−
*Trace des lignes bien parallèles aux bords du carton et découpe les pailles de façon à ce qu'elles soient légèrement plus grandes que la largeur du carton.
+
|Step_Picture_00=Cuill_re_cloche_Nouer.gif
−
*Perce les bouchons en leur centre pour en faire des roues.
 
−
*Enfile ensuite les deux baguettes de bois chacune dans une paille.
 
−
*Fixe un bouchon de chaque côté des deux baguettes, sans bloquer la paille.
 
−
*Fixe les pailles bien droites sur le carton avec du ruban adhésif, le long des lignes tracées
 
−
{{Info|Il faut que les roues tournent facilement si on tient délicatement la paille.}}<br />
 
−
 
 
−
* Coupe un morceau de paille (si possible de gros diamètre) puis rentre-le dans le ballon.
 
−
* Scotche le ballon bien serré autour de la paille pour qu'il n'y ait pas de fuite d'air, mais sans écraser la paille !
 
−
* Colle le ballon sur la voiture au niveau de la paille.
 
−
 
 
−
 
 
−
Voilà, ta voiture est prête !
 
−
|Step_Picture_00=Voiture_propuls_e_par_un_ballon_tape_1.jpg
 
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|Step_Picture_01=Voiture_propuls_e_par_un_ballon_tape_4.jpg
 
−
|Step_Picture_02=Voiture_propuls_e_par_un_ballon_tape_2.jpg
 
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|Step_Picture_03=Voiture_propuls_e_par_un_ballon_tape_5.jpg
 
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−
|Step_Picture_05=Voiture_propuls_e_par_un_ballon_tape_11.jpg
 
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
 
|Step_Title=Réaliser la manipulation
 
|Step_Title=Réaliser la manipulation
−
|Step_Content=*  Souffle dans le morceau de paille pour gonfler le ballon puis pince la paille avec les doigts pour empêcher l'air de sortir.
+
|Step_Content=En tenant les deux bouts de ficelle, fais se balancer la cuillère pour qu’elle frappe quelque chose, une table par exemple.
−
* Pose la voiture sur une table ou par terre et laisse l'air s'échapper du ballon !
 
−
|Step_Picture_00=Voiture_propuls_e_par_un_ballon_tape_12.jpg
 
−
|Step_Picture_01=Voiture_propuls_e_par_un_ballon_IMG_20200325_151257.jpg
 
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}}
 
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{{Tuto Step
 
−
|Step_Title=Pour aller plus loin
 
−
|Step_Content=Tu peux ensuite faire plein de choses avec ta voiture ! Tu peux essayer de la décorer, de la faire plus grande ou plus petite pour voir si elle va plus loin ou non par exemple.
 
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}}
 
−
{{Notes
 
−
|Observations=Lorsque le ballon se dégonfle, la voiture avance.
 
  
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Qu'entend-tu ? Peux-tu décrire le son ?
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|Avertissement=* Les roues frottent sur la voiture
 
−
* Le ballon est mal fixé
 
−
* Le ballon fuit car il est mal scotché autour de la paille
 
−
|Explanations=En gonflant le ballon, on va le remplir d'air et emprisonner l'air dans le ballon. Comme le ballon ne laisse pas échapper l'air, il va rester à l'intérieur et remplir tout l'espace dans le ballon. Grâce à cela, on crée ce qu'on appelle une '''pression''' de l'air. Plus le ballon sera gonflé, plus la pression de l'air dans le ballon sera grande, et plus l'air expulsé fera avancer la voiture.
 
  
  
−
Lorsque l'on relâche le bout du ballon, l’air sort par là où il peut sortir : par la paille. Pourtant, la voiture n'avance pas du ballon vers la paille, mais dans le sens opposé ! C'est ce qu'on appelle le '''principe d'action-réaction'''. Ici, l'action correspond à la sortie de l'air par la paille, qui va provoquer comme réaction l'avancée de la voiture dans le sens inverse.
+
Enroule maintenant un bout de ficelle autour de chaque index.
−
|Deepen=Lorsque le ballon est gonflé, une tension est imposée par la surface élastique en caoutchouc, en réponse à sa déformation (ici c’est une dilatation dont l'allongement relatif sera fonction du module de Young qui entre lui même en jeu, dans l'expression de la contrainte que l'on impose en gonflant) impose une pression à l'intérieur de celui-ci. On rappelle que la loi de Hooke dit que :
 
  
−
*Avec σ (en Pascal) égale à une contrainte soit où F est une force (en Newton) et S la surface (en m²) sur laquelle la force agit.
+
Appuie les extrémités des fils juste à côté des oreilles.
−
*Avec E (en Pascal) le module de Young
 
−
*Avec ε l'allongement relatif
 
  
−
Mais intéressons-nous à l'explication de cette tension que l'on retrouve dans de nombreux milieux élastiques et qui impose cette force de restitution, force qui tend à ramener le matériau dans sa configuration non étirée.
+
Sans lâcher les bouts de la ficelle, fais se balancer la cuillère pour qu’elle frappe quelque chose, une table par exemple.
  
−
Le caoutchouc est constitué de molécules flexibles, reliées entre elles par des liaisons appelées des cross-link.
+
Que se passe-t-il ? Le son est-il différent ?
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|Step_Picture_00=Cuill_re_cloche_Ficelle_oreille.png
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|Step_Picture_01=Cuill_re_cloche_Taper.gif
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}}
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{{Notes
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|Observations=Quand la cuillère heurte la table par exemple, elle produit un son.
  
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Si on porte les ficelles aux oreilles, et que l'on heurte à nouveau la cuillère, le son parait beaucoup plus fort et comparable à une grosse cloche d'église.
  
−
Ces derniers sont introduits pendant la vulcanisation du latex (voir la fiche sur les ballons de baudruche), c'est à dire au moment où on le mélange avec du soufre pour le rendre plus résistant. Dans la configuration initiale, les molécules du ballon ont une position allongée puis, avec l'étirement, elles se redressent, la distance inter cross-link augmente alors.
+
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|Avertissement=La ficelle n'est pas bien nouée autour de la cuillère.
  
 +
Les bouts de la ficelle ne sont pas sur les tempes des oreilles.
  
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Durant cet étirement, si l'on raisonne thermodynamiquement, il est possible d'observer une diminution de l'entropie (c’est le « degré de désorganisation » d’un système moléculaire). Lorsque le morceau de caoutchouc n'est pas tiré, il existe des mouvements aléatoires entre les cross-link. Puisque aucune direction n'est privilégiée, il en résulte une entropie maximale (les molécules sont donc très désorganisées). Puis si on étire ce morceau, le redressement des molécules impose la diminution de l'entropie (plus on étire le ballon, plus les molécules sont « rangées ») : l'énergie libérée diminue alors et l'énergie dans le matériau est celle qui tend à ramener les molécules dans leur configuration initiale, soit à minimiser la distance entre les cross-link. En d’autres termes, plus on étire le ballon, plus il tend à vouloir reprendre sa forme initiale.
+
La cuillère touche votre corps.
−
|Applications=C’est pour cela que, plus on gonfle un ballon, plus on a du mal à le gonfler. il va opposer une résistance de plus en plus forte, à mesure qu’il va grossir.
+
|Explanations=Lorsque l'on tape la cuillère sur la table, on fait vibrer la cuillère. La '''vibration''' va créer une '''onde''' qui va être transmise par la ficelle et aller directement jusqu'à tes os au bout de tes doigts. La vibration est alors transmise à l'organe du corps qui transmet l'information sonore au cerveau : '''L'oreille'''.
 +
|Deepen=Le son n’est pas quelque chose d’immatériel, c’est une vibration, c’est-à-dire un déplacement de matière. Selon la densité de la matière déplacée, la vibration aura plus ou moins de force. Ici, la ficelle est plus dense que l'air et le son est perçu plus fort car la vibration transmise au niveau de l'oreille (externe, moyenne et interne) est plus intense.
  
−
Mais si on le gonfle trop, celui-ci explose. La pression exercée par l’air, à l’intérieur du ballon, étant trop forte, les liaisons se rompent et il finit par se déchirer.
 
−
|Objectives=•     Comprendre le principe d’action-réaction
 
  
−
•     Introduction au principe d’entropie
+
Pour en savoir plus : https://fr.wikipedia.org/wiki/Son_(physique)
 +
|Applications=Lorsque l'on porte des écouteurs filaires, quand le fil frotte contre nos vêtements, on entend le frottement dans les écouteurs.
  
−
•     Comprendre la pression de l’air
+
Lorsque tu écoute une musique avec de belles basses, tu peux sentir les ondes traverser ton corps au rythme du son.
−
|Animation=Cette animation peut être intéressante si on la présente comme un concours d’idées. On peut demander aux participants de quelle manière on pourrait faire rouler une voiture avec de l’air.
 
  
−
Il y a principalement deux réponses à cette question. Soit prendre le principe des chars à voile, en installant une voile sur la voiture et en la faisant avancer grâce au vent (on peut le faire en extérieur si le temps et le vent le permettent, ou créer du vent artificiel grâce à un ventilateur), ou cette solution, moins naturelle mais ne demandant aucun matériel supplémentaire.
+
Et si nous sommes dans le vide de l'espace, il ne peut pas y avoir de son, car il n'y a pas de matière pour que le son se propage.
 +
|Related=*[http://www.wikidebrouillard.org/index.php/Ballon_d’eau,_ballon_d’air Ballon d’eau, ballon d’air]
 +
*[http://www.wikidebrouillard.org/index.php/Téléphone_sans_électricité_%21 Téléphone sans électricité !]  
 +
*[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Sel_qui_danse Sel qui danse]
 +
|Objectives=- Comprendre que le son est une vibration qui se propage  dans la matière (air, métal, eau etc...)
 +
|Animation=Cette expérience peut être présenté comme un défi. « Comment peut-on entendre une grosse cloche avec cette cuillère ? ».
  
−
De plus, la construction de la voiture « boîte d’allumette » peut aussi être un défi, en présentant aux participants les différents matériaux et en leur demandant de construire une voiture à quatre roues grâce à cela.
+
Dès les premières minutes, on comprend qu’il faut taper la cuillère contre un support, mais le bruit de la cloche est très faible et ressemble à une clochette. Il faut donc amener, par des indices, à la bonne réponse.
  
−
<br />
+
Exemple d’indices :
−
|Notes=Principe de l’[http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-entropie-3895/ entropie] pour aller plus loin
 
  
−
Principe de l’[https://www.edumedia-sciences.com/fr/media/80-principe-daction-reaction action-réaction]
+
- « Pourquoi il y a deux bouts de ficelles ? »
  
−
[http://www4.ac-nancy-metz.fr/ia57science/spip.php?article64 L’air pour propulser]
+
- « Seul une personne va entendre ce gros son de cloche, pas forcément son voisin »
  
−
Deux courtes [http://eduscol.education.fr/orbito/lanc/princip/princip3.htm expériences] pour mieux comprendre le principe d’action-réaction
+
- « Comment amplifier le son ? »
 +
|Notes=Qu’est-ce qu’une [https://fr.wikipedia.org/wiki/Vibration vibration] sur Wikipédia
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Status
 
{{Tuto Status
−
|Complete=Draft
+
|Complete=Published
 
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Version du 10 avril 2020 à 12:13

Une cuillère qui fait le son d’une cloche de cathédrale ? Trop facile !

Auteur avatarAlexis H | Dernière modification 22/05/2020 par Bolido

Cuill re cloche Image.png
Difficulté
Facile
Durée
5 minute(s)
Disciplines scientifiques
Acoustique, Physique
Une cuillère qui fait le son d’une cloche de cathédrale ? Trop facile !
Difficulté
Facile
Durée
5 minute(s)
Disciplines scientifiques
Acoustique, Physique
<languages />
Licence : Attribution (CC-BY)

Introduction

Une expérience toute simple pour comprendre comment le son se propage
Ficelle
Item-ficelle 180px-Ficelle.jpg
La ficelle est une corde constituer de plusieurs brins
Cuillère à soupe
Item-Cuillère à soupe cuillere-a-soupe-amefa-moderno-25mm-inox-1810-198x16cm 514183.jpg
Cuillère à soupe
Ciseaux
Item-ciseaux Pair of scissors with black handle 2015-06-07.jpg
Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.

Étape 1 - Réunir le matériel

- Une cuillère à soupe entièrement en métal

- Au moins 2 mètres de ficelle pour pouvoir faire pendre la cuillère

Cuill re cloche Mat riel.JPG




Étape 2 - Préparer l'expérience

Noue la ficelle autour de la cuillère, de façon à avoir environ un mètre de longueur de chaque côté du nœud.

Cuill re cloche Nouer.gif




Étape 3 - Réaliser la manipulation

En tenant les deux bouts de ficelle, fais se balancer la cuillère pour qu’elle frappe quelque chose, une table par exemple.

Qu'entend-tu ? Peux-tu décrire le son ?


Enroule maintenant un bout de ficelle autour de chaque index.

Appuie les extrémités des fils juste à côté des oreilles.

Sans lâcher les bouts de la ficelle, fais se balancer la cuillère pour qu’elle frappe quelque chose, une table par exemple.

Que se passe-t-il ? Le son est-il différent ?

Cuill re cloche Ficelle oreille.png
Cuill re cloche Taper.gif



Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Quand la cuillère heurte la table par exemple, elle produit un son.

Si on porte les ficelles aux oreilles, et que l'on heurte à nouveau la cuillère, le son parait beaucoup plus fort et comparable à une grosse cloche d'église.


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

La ficelle n'est pas bien nouée autour de la cuillère.

Les bouts de la ficelle ne sont pas sur les tempes des oreilles.

La cuillère touche votre corps.

Explications

Lorsque l'on tape la cuillère sur la table, on fait vibrer la cuillère. La vibration va créer une onde qui va être transmise par la ficelle et aller directement jusqu'à tes os au bout de tes doigts. La vibration est alors transmise à l'organe du corps qui transmet l'information sonore au cerveau : L'oreille.

Plus d'explications

Le son n’est pas quelque chose d’immatériel, c’est une vibration, c’est-à-dire un déplacement de matière. Selon la densité de la matière déplacée, la vibration aura plus ou moins de force. Ici, la ficelle est plus dense que l'air et le son est perçu plus fort car la vibration transmise au niveau de l'oreille (externe, moyenne et interne) est plus intense.


Pour en savoir plus : https://fr.wikipedia.org/wiki/Son_(physique)

Applications : dans la vie de tous les jours

Lorsque l'on porte des écouteurs filaires, quand le fil frotte contre nos vêtements, on entend le frottement dans les écouteurs.

Lorsque tu écoute une musique avec de belles basses, tu peux sentir les ondes traverser ton corps au rythme du son.

Et si nous sommes dans le vide de l'espace, il ne peut pas y avoir de son, car il n'y a pas de matière pour que le son se propage.

Vous aimerez aussi

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

- Comprendre que le son est une vibration qui se propage dans la matière (air, métal, eau etc...)

Pistes pour animer l'expérience

Cette expérience peut être présenté comme un défi. « Comment peut-on entendre une grosse cloche avec cette cuillère ? ».

Dès les premières minutes, on comprend qu’il faut taper la cuillère contre un support, mais le bruit de la cloche est très faible et ressemble à une clochette. Il faut donc amener, par des indices, à la bonne réponse.

Exemple d’indices :

- « Pourquoi il y a deux bouts de ficelles ? »

- « Seul une personne va entendre ce gros son de cloche, pas forcément son voisin »

- « Comment amplifier le son ? »

Sources et ressources

Qu’est-ce qu’une vibration sur Wikipédia

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

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