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Version actuelle datée du 29 juin 2020 à 09:42
Comment faire avancer un bateau qui avance seulement par la force de l'eau ?
Difficulté
Facile
Durée
15 minute(s)
Disciplines scientifiques
Mécanique, Physique
Sommaire
- 1 Video d'introduction
- 2 Étape 1 - Préparer le matériel
- 3 Étape 2 - Créer les flotteurs
- 4 Étape 3 - Relier les flotteurs
- 5 Étape 4 - Fixer le bouchon debout au centre du pont avant avec le ruban adhésif
- 6 Étape 5 - Préparer la bouteille centrale
- 7 Étape 6 - Fixer la bouteille centrale
- 8 Étape 7 - Tester son bateau !
- 9 Comment ça marche ?
- 10 Éléments pédagogiques
- 11 Commentaires
Youtube
- Matériel et outils
Bouchon de liège 
Un bouchon est un accessoire fermant le volume de la bouteille pour éviter que le liquide contenu ne s'écoule ou ne s'évapore. Sur les 16 milliards de bouchons produits chaque année, 80 % sont en liège ; mais les bouchons à vis et les bouchons synthétiques prennent de plus en plus de place dans le marché mondial
Bouteille plastique 
Une bouteille, mais en plastique quoi
Clou 
Un clou est une pièce métallique de forme allongée servant à fixer deux objets l'un à l’autre. Il est composé d’une extrémité plate, parfois élargie, nommée tête et d'un corps, se terminant par une forme pointue.
Paille 
Une paille, ou chalumeau, est un tube léger, généralement fait en plastique, dont on se sert pour aspirer, et le plus souvent boire, un liquide.
Pic à brochette 
Grand bâtonnets pour faire des brochettes... Pratique pour les barbecues ou pour des expériences ludiques !
Ruban adhésif 
Un ruban adhésif ou papier collant (Belgique) est un ruban recouvert de substance adhésive. Il se présente généralement sous la forme d'un rouleau dont la face externe est non adhésive. Il est utilisé notamment pour lier des objets entre eux ou simplement pour recouvrir un objet d'un film protecteur.
Eau 
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Étape 1 - Préparer le matériel
Préparer :
- Un bouchon de liège
- 4 bouteilles d'eau
- Un clou (ou une vrille)
- 3 pailles
- 4 pics à brochette
- Du ruban adhésif
- De l'eau
Étape 2 - Créer les flotteurs
Coucher deux bouteilles l'une à côté de l'autre, en laissant entre elles un espace d'au moins la largueur d'une bouteille, pour constituer deux flotteurs (comme sur un catamaran)
Étape 3 - Relier les flotteurs
Avec le ruban adhésif, fixer un « pont » reliant la partie avant des bouteilles avec deux pics à brochettes collés l'un contre l'autre. Utiliser les deux autres pics à brochettes pour attacher un deuxième « pont » sur la partie arrière des bouteilles.
Étape 4 - Fixer le bouchon debout au centre du pont avant avec le ruban adhésif
Étape 5 - Préparer la bouteille centrale
Avec le clou, percer trois trous proches dans le fond d'une troisième bouteille pour y glisser les pailles
Couper les pailles en morceaux d'environ dix centimètres puis les glisser dans les trous de la bouteille en les laissant dépasser de plusieurs centimètres
Étape 6 - Fixer la bouteille centrale
Attacher la bouteille percée entre les deux premières, en position inclinée, avec l'avant en appui sur le bouchon de liège, les pailles dépassant entre les deux « flotteurs »
Étape 7 - Tester son bateau !
- Poser le « bateau » sur l'eau
- Avec la quatrième bouteille, verser de l'eau dans la bouteille centrale du bateau, jusqu'à environ un tiers de la hauteur
- Lâcher le bateau et admirer !
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
En s'écoulant par les pailles, l'eau contenue dans la bouteille centrale fait avancer le bateau. Il est possible de faire tourner le bateau en inclinant les pailles d'un côté ou de l'autre.
Explications
Le bateau avance selon le principe d'action-réaction. En s'écoulant, l'eau exerce une poussée vers l'arrière, c'est l'action. Cela provoque une réaction en sens opposé : le bateau est poussé vers l'avant.
Plus d'explications
Le principe dit « d'action-réaction » correspond à la troisième loi du mouvement énoncée par Isaac Newton.
« L'action est toujours égale à la réaction ; c'est-à-dire que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et de sens contraires. »
Cela signifie qu'un corps A exerçant une force sur un corps B subit en retour une force d'intensité égale, exercée en sens opposé, par le corps B.
Ici le bateau expulse de l'eau, en exerçant une force vers l'arrière. L'eau créé une force en retour, qui propulse le bateau dans le sens contraire, vers l'avant.
Applications : dans la vie de tous les jours
Le principe d'action-réaction est à l'origine de nombreux mouvements que l'on observe au quotidien. Il sert à la propulsion de véhicules, comme les bateaux à rames : les rameurs exercent une force sur l'eau vers l'arrière, tandis que l'eau exerce en retour une force sur le bateau, en le propulsant vers l'avant. Ce principe s'applique aussi aux avions « à réaction ». L'exemple le plus spectaculaire est la propulsion des fusées, car elle s'exerce dans l'espace, donc dans le vide. Une fusée produit une force vers l'arrière en expulsant des gaz, qui génèrent en retour une poussée de la fusée vers l'avant. La fusée ne s'appuie donc ni sur de l'air ni sur de l'eau, mais directement sur les gaz qu'elle éjecte.
Vous aimerez aussi
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Mettre en application le principe d'action-réaction de façon amusante
- Comprendre le principe d'action-réaction et discuter de ses applications
Pistes pour animer l'expérience
Cette réalisation ludique peut être proposée seule ou dans le cadre d'un déroulé d'animations sur le thème des véhicules, des bateaux, ou plus spécifiquement du principe d'action-réaction, sur lequel on dispose d'un vaste panel d'expériences possibles.
Une séance d'animation peut également être consacrée uniquement à des réalisations techniques.
L'animateur peut diffuser la vidéo aux participants et leur proposer de reproduire le bateau, ou d'y apporter des améliorations, comme un système permettant de réalimenter régulièrement et facilement le « réservoir » central en eau (à l'aide d'un tuyau par exemple).
Pour un groupe déjà expérimenté en réalisations techniques, on peut imaginer une animation en mode « défi », où les participants devront fabriquer des bateaux utilisant le plus grand nombre de systèmes de propulsion possibles. On peut imposer certaines contraintes ou donner des consignes supplémentaires, comme fabriquer des bateaux utilisant une réaction chimique (bicarbonate-vinaigre par exemple), d'autres utilisant un mode de propulsion basé sur l'air (air comprimé...), d'autres sur l'eau comme celui décrit dans cette expérience, d'autres utilisant l'énergie mécanique (roue à aube actionnée par des élastiques...), l'énergie électrique, l'énergie éolienne etc...
Sources et ressources
Pour comprendre le principe d'action-réaction à travers quelques exemples, voir les explications du site Eduscol :
http://eduscol.education.fr/orbito/lanc/princip/princip3.htm
Plus d'informations sur la propulsion des fusées :
http://eduscol.education.fr/orbito/lanc/princip/princip1.htm
Dernière modification 29/06/2020 par user:DaveVi.
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