On va fabriquer une voiture fonctionnant sur le principe de la réaction.
Difficulté
Facile
Durée
1 jour(s)
Disciplines scientifiques
Mécanique, Physique
Introduction
L'intérêt de cette activité est de faire comprendre le principe de l'action et de la réaction. C'est ce même principe qui permet à la fusée Ariane de décoller depuis Kourou.
Et puis aussi c'est une activité qui peut donner l'occasion de bien s'amuser en cour de récréation l'été, pour peu que l'on dispose d'une surface plane, comme dans un préau par exemple. ...
Comme c'est une activité qui a fait l'objet d'une animation scientifique, on trouvera le livret de l'activité ici: https://www.wikidebrouillard.org/images/3/30/Voiture_r_action_livret_eleve_voiture_reaction_2010.pdf
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Étape 1 - Construction de la voiture
Liste du matériel (photo 1)- une planchette d'aggloméré marine (pour supporter l'humidité)
- 4 roues de poussette de diamètre 12 cm (magasin de bricolage)
- de gros dominos d'électricien et 4 gros clous de charpentier qui servent d'axe aux roues.
- une bouteille en plastique d'eau gazeuse qui résiste bien à la pression
- 2 valves de bicyclette récupérées sur de vieilles chambres à air. L'une se fixe sur le bouchon de la bouteille et fonctionne en valve normale. L'autre est démontée et se réduit à un tube qui sert de réacteur. Elle est vissée sur l'arrière de la bouteille.
- une baguette chinoise qui sert à boucher le réacteur le temps de comprimer l'air dans la bouteille avec une pompe de vélo
Tout ce matériel se devine facilement sur les photos:
Fabrication et montage de la voiture (photos 2 à 3)
Il suffit de reproduire ce qui est montré sur les photos ci-contre. Si nécessaire, en fonction du matériel utilisé, n'hésitez pas à faire quelques adaptations. Il n'y a rien de critique.
Observez cependant le mur supportant la bouteille réacteur. Il comporte une petite échancrure centrale réalisé avec une lime ronde. Notez les deux pointes à l'arrière qui serviront à centrer et maintenir en place la tuyère du réacteur. Finalement, grâce à ces deux guides, les élastiques sont suffisants pour maintenir la bouteille en place.
Étape 2 - Construction du réacteur
Montage de la valve sur le bouchon
On perce d'abord le bouchon au diamètre de la valve de bicyclette (Phi=6mm) à l'aide d'un foret. On installe ensuite la valve dans le bouchon et on resserre bien l'écrou de la valve. Comme le bouchon est en plastique "gras", l'étanchéité se fait sans joint particulier.
Fabrication de la tuyère
On fabrique la tuyère à partir d'une valve identique à celle du bouchon. Mais à l'aide d'une pince, on dévisse la soupape centrale et on la retire. La valve se réduit alors à un simple tube qui servira à l'éjection de l'eau (tuyère).
Montage de la tuyère sur la bouteille
On perce au préalable le fond de la bouteille (phi=6mm) , sur un bord, si possible à un endroit localement plan. A l'aide d'un fil de fer, on fait passer la tuyère dans le trou percé. Ici afin d'éviter les fuites il est important de mettre des joints caoutchouc (morceaux de chambre à air percés) ainsi que des rodelles métalliques. Enfin, un bon serrage à l'aide de l'écrou de la valve devrait assurer l'étanchéité.
Et enfin, sur la photo 2, voiture et réacteur sont réunis. Notez que les variations de construction entre le photos sont sans importance.
Étape 3 - Expérimenter sur Action -Réaction
Quand un corps exerce une force sur un autre corps (action), il reçoit de la part de ce corps une force opposée et de même intensité (réaction).
A l'aide de cette voiture, il est facile d'expérimenter ce principe d'action et de réaction dans deux cas:
- on exerce une force (action) sur un objet fixe et on reçoit une force opposée en réaction
- on met en mouvement un objet lourd en exerçant une force (action) et on reçoit de cet objet une force opposée en réaction
Comme montré sur la photo, on utilise un élastique pour exercer cette force. Notez qu'on libère cet élastique en brûlant la ficelle de maintien, ce qui a l'avantage de n'introduire aucune force parasite.
A la libération de l'élastique, la voiture reçoit donc une force de réaction qui la met en mouvement. On trouvera plus de détails dans le livret d'accompagnement de l'activité.
Étape 4 - Expérimenter avec la voiture à réaction
Pou faire fonctionner la voiture à eau pressurisée, il suffit de
- installer la bouteille sur la voiture
- boucher la tuyère en coinçant une une baguette de bois
- remplir la bouteille à moitié avec de l'eau
- remettre en place le bouchon avec la valve
- gonfler la bouteille avec une pression de quelques bars
- débrancher la pompe
-retirer la baguette en tournant légèrement
- ...et observer la voiture propulsée par un puissant jet d'eau
Après avoir bien joué avec ce super jouet, on peut également faire un peu de science... comme par exemple mesurer la poussée du réacteur à eau à l'aide d'un dynamomètre.
On trouvera plus de détails dans le livret d'accompagnement de l'activité.
Dernière modification 8/05/2020 par user:Bolido.
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