Atelier sciences

Expériences de sciences à distance

Par atelier sciences, publié le mercredi 6 mai 2020 21:10 - Mis à jour le vendredi 19 juin 2020 14:38
science.png
Retrouvez les expériences à réaliser données aux élèves pendant le confinement et post-confinement

1/ Fabrique une chambre noire (camera obscura)

De quel matériel as-tu besoin ?

  • des cartons ou des sacs poubelles
  • une pièce fermée avec de préférence une seule fenêtre
  • une journée ensoleillée

 

Fabrication de la chambre noire

Recouvre la fenêtre de carton (ou sacs poubelles) afin d'obtenir une pièce obscure.

Perce un trou de quelques centimètres  de diamètre dans le carton ou sac poubelle.

Observation

 

 

 

 

 

Qu'observes-tu sur les murs de la pièce et le plafond ?

Change la taille du trou : qu'observes-tu ?

 

 

Quelques explications sur le fonctionnement de la chambre noire, voir le lien ci-dessous :

 L'atelier sciences et la camera obscura

Pour aller plus loin : la chambre noire (wikipedia)

 

Observation vidéo dans la chambre noire (camera obscura)

 

 

2/ Fabrique un yaourtophone (téléphone à ficelle)

 

 

 

De quel matériel as-tu besoin ?

  • des pots de yaourt
  • quelques mètres de fil : laine, fil métallique, nylon  ou autres

 

 

 

 

Construction du yaourtophone

  • Percer un trou dans le fond du pot de yaourt
  • Faire passer la ficelle par le trou et faire un nœud
  • Procéder de façon identique pour l'autre bout  de la ficelle

 

Utilisation du yaourtophone

Chaque personne tient un pot de yaourt et s'éloigne

Le fil doit être bien tendu (il ne faut pas poser le doigt sur le fil)

Une personne parle dans son pot tandis que l'autre place son oreille à coté du sien

Explication :

Pour émettre un son, c'est à dire produire une onde sonore, vos cordes vocales vibrent et par conséquent font vibrer l'air environnant. Cette vibration de l'air entraîne l'oscillation du fond du pot de yaourt qui a son tour induit une déformation élastique du fil qui y est attaché. Cette déformation se propage le long du fil qui fait alors vibrer le fond du second pot de yaourt et donc l'air qu'il contient : le son est ainsi restitué à l'autre bout du fil et atteint finalement le tympan de l'autre personne.

Expériences complémentaires

Essaye avec un fil métallique, quels différences constates-tu ?

Essaye avec des longueurs de fil de 3m, 6m, 9 m ? Que constates-tu ?

 

Pour aller plus loin : construire un yaourtophone géant - On n'est pas que des cobayes 

 

 

 

3/ Un sachet de ketchup qui joue au sous-marin !

 

 

 

De quel matériel as-tu besoin ?

  • un sachet de ketchup (ou autre)
  • une bouteille d'eau pétillante ou de cola
  • de l'eau

 

Si tu n'as pas de sachet de ketchup, tu peux utiliser un ancien stylo-bille (voir dans la suite de l'activité)

 

 

Protocole expérimental :

  1. Insère le sachet de ketchup dans la bouteille
  2. Remplis la bouteille d'eau et referme la bouteille
  3. Appuie de chaque coté de la bouteille

Qu'observes-tu ? Comment l'expliquer ?

 

 

Explication :

Lorsqu’on plonge un objet dans l’eau, il est soumis à son poids, mais aussi à une autre force, dirigée vers le haut et qui est égale au poids du liquide déplacé. Cette force s’appelle la poussée d’Archimède

Quand vous comprimez une bouteille, vous augmentez la pression de l’eau.              

Comme l’eau n’est pratiquement pas compressible, cette pression se transmet au sachet de ketchup, qui contient un peu d’air.

L’air étant compressible, le sachet de ketchup s’écrase légèrement, son poids devient plus grand que la poussée d'Archimède : il coule.

Pour aller plus loin : http://phymain.unisciel.fr/realiser-un-ludion-2/

 

 

 

Un ludion avec un stylo-bille

Une autre façon de construire un ludion est d'utiliser un tube long et étroit (par exemple le corps d'un stylo bille) ouvert à une extrémité. Il faut alors lester l'extrémité.

Remplir partiellement le tube avec de l'eau.

Faire pénétrer délicatement le ludion dans la bouteille, ouverture dirigée vers le bas.

Le ludion doit flotter à la surface de l'eau tout en étant à la limite de couler.

Fermer ensuite la bouteille

4/ Comment fonctionne un stylo friction ?

 

De quel matériel as-tu besoin ?

  • une feuille
  • un stylo friction
  • un sèche-cheveux
  • un congélateur

A l'aide du stylo friction, écris / dessine sur la feuille. Chauffe ensuite la feuille à l'aide du sèche-cheveux.

Qu'observes-tu ?

Place ensuite la feuille au congélateur

Qu'observes-tu ?

 

 

Explication :

L'encre de ce type de stylo est une encre thermosensible, c'est à dire sensible à la chaleur. La couleur de l'encre change en fonction de la température. Elle devient transparente au delà de 60°C. A l’inverse, une température inférieure à -10°C permet de faire réapparaître l’encre. Lorsque l'on utilise l'embout du stylo pour effacer son texte, on chauffe en réalité le papier (et donc l'encre) par frottement et donc le texte s'efface.

5/ Un équilibre improbable

Expérience à réaliser sous la supervision d'un adulte

De quel matériel avez-vous besoin ?

Pour la 1ère expérience :

  • un marteau
  • une ficelle
  • une table
  • une règle

Pour la seconde expérience :

  • un cure-dents ou un pic à brochette
  • une pièce de monnaie
  • 2 fourchettes 
  • un verre

 

Réalise un équilibre improbable (dispose le matériel comme dans la vidéo et photos suivantes) :

 

 

 

 

 

Dispose la pièce dans les dents des 2 fourchettes et dépose délicatement le tout sur le bord du verre Après quelques tâtonnements, tu devrais réussir à trouver un endroit où l'ensemble est à l'équilibre comme sur les photos suivantes.

Après la pièce, tu pourras essayer également avec un pic à brochette.

 

 

 

 

 

Explication

Un objet possède un centre de gravité qui est le point d'application de la résultante des forces de gravité. Le centre de gravité est associé à une notion d'équilibre.

L'essentiel de la masse du marteau est concentré dans sa tête. Si l’on veut faire tenir un marteau en équilibre sur son doigt, il faut placer son doigt tout proche de la tête du marteau. L'ensemble règle-ficelle-marteau possède un centre de gravité situé juste sous le point où la règle touche la table, donc tout près de la tête du marteau, ce qui permet cet équilibre "improbable".

6/ Comment faire léviter une balle de ping-pong ?

De quel matériel avez-vous besoin ?

  • une balle de ping-pong
  • un sèche-cheveux
  • une paille

Protocole expérimental :

  • Allumez un sèche-cheveux (réglé sur air froid)
  • Dirigez l’embout vers le haut.
  • Placez une balle de ping-pong à environ 10 cm au-dessus du sèche-cheveux et la lâcher. La balle "flotte" au dessus du sèche-cheveux en tournant sur elle-même.
  • Vous pouvez incliner légèrement le sèche-cheveux. Déterminez jusqu’à quel point vous pouvez incliner le sèche-cheveux avant que la balle de ping-pong ne tombe sur le sol.
  • Vous pouvez essayer avec 2 balles en même temps. Placez la seconde balle au-dessus de la première qui flotte déjà dans le flux d'air.
  • Remplacez ensuite le sèche-cheveux par une paille (voir la vidéo ci-dessous)

 

 

 

Explication : la poussée de l'air à la surface de la balle équilibre le poids de celle-ci et la balle tient en équilibre.

Pour aller plus loin : l'air passe dessous la balle avec une vitesse inférieure à celle de la veine d'air qui passe au dessus. Cette différence de vitesse engendre une différente de pression et la force ascendante ainsi créée lui permet de rester en suspension dans la veine d'air.

Pour aller plus loin

7/ Fabrication d'une lampe à lave

De quel matériel as-tu besoin : 

  • un grand verre
  • de l'huile
  • du vinaigre
  • du bicarbonate de sodium
  • des colorants alimentaires (on peut faire sans)

Protocole expérimental :

  • Au fond du grand verre, mettre plusieurs cuillères de bicarbonate de sodium.
  • Remplir ensuite les  3/4 de ce verre d’huile.
  • Dans un second verre, verser un peu de vinaigre blanc, ajouter y quelques gouttes de colorants
  • A l’aide d’une paille (par exemple), ajouter quelque gouttes du mélange vinaigre-colorant dans le grand verre contenant l'huile
  • Attendre
  • Votre lampe à lave va alors se mettre "en route"
  •  

 

 

 

 

Pour une explication scientifique du phénomène, voir le lien  : Fabrication d'une lampe à lave à l'atelier sciences

8/ Fabrique un walk along glider

 

De quel matériel as-tu besoin : 

  • un grand carton
  • une feuille de papier très léger (idéalement une feuille de papier d'ancien annuaire téléphonique)

Télécharge et imprime le patron donné que l'on peut trouver ici : Surf an Origami Big Mouth Tumblewing on a Wave of Air

Pour construire le "Big Mouth Tumblewing", regarde la vidéo ci-dessous à 4min08 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Et c'est parti, ça plane...

Plusieurs essais et un peu d'entraînement sont nécessaires pour piloter le "Big Mouth Tumblewing"

Quelques explications sur le fonctionnement, voir le lien ci-dessous : ça plane à l'atelier sciences