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Version du 31 mai 2021 à 15:57
Comment faire de gros cratères ?
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la matière, Physique
- Matériel et outils
Saladier 
Un saladier est un récipient de grande taille utilisé pour servir la salade. On peut également l'utiliser, par exemple, pour battre des œufs en neige. Il peut être en terre cuite, faïence, cristal taillé ou, de nos jours, en verre ou en matières plastiques.
Farine 
La farine est une poudre obtenue en broyant et en moulant des céréales ou d'autres produits agricoles alimentaires solides, souvent des graines.
Bille 
il s'agit d'une sphère généralement en verre (on en trouve de différents matériaux : fer, terre, ...)
Le jeu de bille est un jeu très courant dans les écoles. La façon la plus classique d'y jouer consiste à lancer sa bille sur celle de l'adversaire afin de l'obtenir. La collection et la recherche de billes rares jouent un rôle important dans le jeu. Le jeu de billes est répertorié à l'Inventaire du patrimoine culturel immatériel en France depuis 2012
Règle
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Au sens matériel, une règle est un instrument de mesure gradué à arêtes rectilignes servant à tracer des traits droits ou à mesurer des longueurs.
Pâte adhésive
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La patafix est une gomme tackante, à l'origine jaune, mais disponible également en blanc. Créée par l'entreprise allemande UHU, elle permet de coller des objets légers. Son utilité principale est de fixer des posters sur les murs. L'avantage de la patafix dans cet usage est de n'abimer ni le poster ni le mur, et d'être réutilisable à volonté.
Étape 1 - Réunir le matériel
- un saladier
- de la farine (ou du sable ou de la semoule)
- des billes si possible différentes en matières (verre, acier, plastique, papier) et/ou en diamètre
- une règle graduée
- de la pâte adhésive
Étape 2 - Préparation de l'expérience
Verser de la farine dans le saladier, assez pour que les billes ne touchent pas le fond en tombant.
Mettre la règle à la verticale contre le saladier, perpendiculaire à la surface de la farine pour avoir une idée de la hauteur du lancé. Une fois bien positionné, fixer la règle avec de la pâte adhésive.
Étape 3 - Lancement à la même hauteur
Lancer les différentes billes à la même hauteur.
Qu’observez-vous ?
Avant de recommencer, enlever les billes puis remettre à niveau la farine.
Étape 4 - Lancement à des hauteurs différentes
Lancer des billes si possible identiques à des hauteurs différentes.
Qu’observez-vous ?
Avant de recommencer, enlever les billes puis remettre à niveau la farine.
Vous pouvez aussi tester l'expérience avec des billes de différentes matières et de différents poids.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Plus la bille sera lourde, plus le cratère formé en tombant sera grand, plus le son du choc sera fort. Plus on lancera haut la bille, plus le cratère formé en tombé sera grand, plus le son du choc sera fort.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
- Ne pas jeter la bille. Seulement la lâcher de la hauteur voulue.
- Ne pas mettre assez de farine. Prendre un récipient moins large.
Explications
Plus la bille sera en hauteur, plus elle accumulera d’énergie. Lorsqu’on la lâche, l’énergie se transforme en vitesse. Puis en son (le son du choc) et on voit le cratère se former. Le cratère est une visualisation de l’énergie libérée par la bille.
Plus d'explications
S’il y a de la matière, il y a de l’énergie. Le monde étant rempli de matière, il est également rempli d’énergie. Et cette énergie ne se crée pas et elle ne disparaît pas. Elle se transforme pour passer d’un système à un autre, d’un état à un autre.
Ici, la bille est faite de matière donc elle contient en son sein de l’énergie. Plus sa masse sera élevée, plus elle aura d’énergie stockée. De plus, en tenant la bille à une certaine hauteur, elle a accumulé de l’énergie qu’on appelle énergie potentielle gravitationnelle. Cette énergie dépend de la position de l’objet. Plus on lâchera haut la bille, plus elle aura stocké d’énergie.
Quand on lâche la bille, toute cette énergie cumulée va se transformer en vitesse, en énergie cinétique (= énergie de mouvement). Puis lorsque la bille touche la surface de la farine, sa vitesse est arrêtée mais l’énergie n’a pas disparue. Elle s’est transmise aux grains de farine qui se sont déplacés ; aux molécules d’air qui ont formé un son. L’énergie a bien été conservée ; elle a seulement changé de forme.
Applications : dans la vie de tous les jours
La transformation de l’énergie est partout autour de nous. La photosynthèse permet aux plantes de transformer l’énergie lumineuse en énergie chimique. Les dynamo de vélo permettent aux cyclistes d’utiliser l’énergie cinétique qui fait avancer leur vélo pour la transformer en énergie lumineuse et allumer leur ampoule. Les voitures nous emmènent d’un point A à un point B grâce à leur moteur qui transforme l’énergie chimique de l’essence, en énergie thermique qui met en marche des pistons puis cinétique qui fait avancer la voiture. Les appareils électriques consomment de l’énergie électrique. Cette électricité est obtenue grâce à l’énergie cinétique du vent, à l’énergie lumineuse du soleil, l’énergie potentiel de l’eau, l’énergie nucléaire de l’uranium…
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Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Comprendre qu’est-ce que l’énergie
- Comprendre que l’énergie existe sous plusieurs formes
- Comprendre la conservation de l’énergie
Pistes pour animer l'expérience
Cette expérience peut être menée pour introduire le concept d’énergie. Comment former de gros cratères en essayant de faire varier les paramètres pour déterminer lequel entre en jeu.
Si la thématique est la planétologie. Elle peut illustrer comment les météorites arrivent à faire de si gros cratères sur les planètes et satellites (la Terre, la Lune, Mars…) et découvrir de quoi dépend la taille des cratères d'impact.
Sources et ressources
Fichier ressource sur l’énergie et sur les cratères d’impact
L’énergie
La conservation de l’énergie
Dernière modification 2/06/2021 par user:Antenne64 NASU.
Published