Kit d`expériences
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1. Tout en maintenant les deux pailles pli es connectez les extr mit s des deux pailles ensemble D pliez les pailles ventuellement poussez l g rement les endroits de la pliure pour faciliter le passage de l air d un ballon dans l autre On constate que l air du petit ballon entre dans le grand ballon Explications En effet lorsqu on gonfle le ballon on augmente la quantit d air dans celui ci La pression augmente assez rapidement partie du graphique Lorsque le diam tre du ballon atteint environ 3 cm on sent que la r sistance et donc la pression est la plus grande D s que la paroi se d tend le gonflement devient plus facile donc la pression dans le ballon diminue partie B du graphique La pression est une fonction d croissante du rayon du ballon La pression de l air dans le petit ballon est plus grande que dans le grand ballon Par cons quent lair passe de l endroit o la pression est la plus grande vers l endroit o la pression est la plus petite D s que le petit ballon est d gonfl partie A du graphique si on le comprime R 0 on chasse le restant de l air dans le grand ballon D s qu on le l che l air du grand ballon R2 revient dans le petit ballon Pression R1 R2 A B Rayon e Ballon action r action Que devez vous utiliser Un coton tige une aiguille plus grande elle est mieux c est un ballon une paille pliable du papier collant Comment faire Vous2. action des diff rents plans de cisaillement refl tent des intensit s distinctes de lumi re montrant le mouvement des courants et son volution il montre aussi les courants de convection au sein m me du fluide Exp rience n 5 Les courants de Foucault x Le pendule frein Que devez vous utiliser Plaque d aluminium aimant cylindrique petit clou pli Comment faire Placez la t te plate du clou sur l aimant Faites passer une ficelle d environ 40 50 cm dans la boucle du clou Suspendez la ficelle une potence Evitez de mettre un socle en acier trop pr s du plan d oscillation de l aimant Placez sous l aimant la plaque d aluminium L aimant doit se trouver tr s pr s de la plaque quelques millim tres Faites osciller l aimant suspendu au bout de la ficelle Observation et explication L aimant est tr s rapidement frein Des courants de Foucault apparaissent dans la plaque au voisinage de l aimant cr ant leur tour un champ magn tique qui s oppose l approche de l avant de l aimant et l loignement de l arri re de l aimant m Sj vous disposez d une petite voiture qui n est pas en acier fixez un aimant sous la voiture Faites la rouler sur la plaque d aluminium par exemple en inclinant la plaque La voiture est frein e par courant de Foucault Jouez aux billes Que devez vous utiliser Plaque d aluminium une bille magn tis e et une bille d acier m me dimension et
3. m me masse Comment faire Placez l extr mit la plus loign e de vous un petit goal sur la plaque d aluminium Devant un ami maintenez la bille en acier sur le bord de votre index et l aide de votre pouce projetez la vers le goal comme si vous jouiez aux billes Demandez votre ami de faire pareil mais sans le lui dire vous lui donnez la bille aimant e Sugg rez lui de faire le mouvement avec force Sera t il capable d envoyer la bille dans le goal Observation et explication Lorsqu il la lance la bille magn tis e est frein e Plus il la lance fort et plus elle sera frein e Plus la vitesse est grande plus la dur e pour parcourir une certaine distance est petite Un courant est induit dans la plaque produisant son tour une variation de champ magn tique qui s oppose au mouvement de la bille Plus la dur e est petite plus la variation du courant par unit de temps est grande plus le champ magn tique produit est grand et plus la bille est frein e Sac de mat riel pour exp riences Playfulscience 6 Page 4 D autre part selon l orientation de la plaque par rapport au champ magn tique terrestre la bille va subir l influence de ce champ et sa trajectoire sera d vi e Qui va le plus vite Que devez vous utiliser 2 Petites sph res magn tiques un tube de cuivre et un tube d aluminium une plaque d acier galvanis une plaque de polycarbonate un support de polycarbonate pli un support s
4. planche couper les l gumes Comment faire D coupez la plaque en plastique de telle sorte qu elle couvre l enti ret du fond du four S il y a un plateau tournant enlevez le D coupez dans une mati re non m tallique 4 petits pieds pour la plaque qui doit tre sur lev e par rapport au syst me entrainant le plateau tournant Humidifiez le papier thermo chrome avec l eau sal e et recouvrez en la plaque en plastique Placez la plaque dans le four micro ondes Allumez le four environ 20 secondes tester selon le four On voit appara tre un r seau de parties noires r guli rement espac es Explication Le sel se trouve dans l eau sous forme d ions Dans le four il se produit des ondes lectromagn tiques qui par r flexion sur les parois g n rent des ondes stationnaires Il y a donc certains endroits un ventre de champ lectrique et d autres un champ lectrique quasi nul n ud Aux ventres les ions sont entra n s par la variation du champ lectrique les ions frottent l un sur l autre produisant de la chaleur faisant noircir le papier La distance entre deux ventres correspond une demi longueur d onde Gr ce la fr quence crite sur votre four micro ondes vous pouvez calculer la valeur de la vitesse des ondes lectromagn tiques dans le four LA Paes Exp rience n 2 Principe des fibres optiques mame Que devez vous utiliser Un morceau de plexiglass pl
5. KX SCIENCE ON STAGE BELGIUM R What s in the experiment bag Original experiments designed and constructed by Patrick Walravens and Bernadette Anbergen for Science on Stage Belgium Tout le mat riel n cessaire aux exp riences sera offert par Science on Stage Belgium chaque professeur participant la fin de la journ e Science on Stage Belgium remercie vivement les firmes qui ont aid rassembler ce mat riel Il s agit de nduscabel de Jumet pour les tubes en cuivre A RA a AE de Nivelles pour les plaques d aluminium pour les supports en polycarbonate les plaques d acier la mise disposition de leur atelier pour que nous puissions fabriquer le mat riel ER s INDUSTRIE so de Trazegnies pour les billes d acier r ana SPa AOE SL de Charleroi pour les clous pli s Mat riel Une fibre optique en plexiglas et une lampe LED de couleur bleue 3 ballons de baudruche 3 pailles une aiguille un coton tige un petit flacon de fluide rh oscopique un aimant cylindrique dans la bo te de frigolite deux billes aimant es de 5 mm de diam tre une bille d acier de 5 mm de diam tre un petit clou pli deux tubes de 15 cm de longueur l un en cuivre l autre en aluminium une plaque d aluminium de 50 cm x 24 cm x 3 mm une petite plaque d acier galvanis un support en polycarbonate 2 pipettes une horloge eau un rouleau de papier thermo chrome Exp riences Exp rience 1
6. Papier thermique ou thermo chrome Pourquoi le papier noircit il Que devez vous utiliser Un morceau de papier thermique un briquet Comment faire Utilisez un morceau de papier thermique et placez le sur le banc face brillante vers le haut a Frottez trois fois le papier avec la partie m tallique du briquet Montrez le r sultat aux l ves b Frottez trois fois le papier avec le c t du Constatation Sac de mat riel pour exp riences Playfulscience 6 Page 1 pour l exp rience a on voit trois traces grises et pour l exp rience b il y a trois traces noires Explication Le frottement g n re de la chaleur En frottant avec la partie m tallique la chaleur se dissipe dans le m tal et rien ne se passe Par contre le plastique est un isolant la chaleur n est donc pas vacu e et une r action thermique a lieu sur le papier qui n est pas un papier ordinaire Ce papier est impr gn d un indicateur incolore et d un acide acide octadecylphosphorique qui temp rature ambiante est sous forme solide de telle sorte qu il ne r agit pas avec la forme incolore de l indicateur Si la temp rature de l acide s l ve celui ci r agit avec l indicateur qui prend sa forme color e acide qui ici est noire Vitesse des ondes lectromagn tiques Que devez vous utiliser Un four micro ondes quelques bandes de papier thermo chrome un peu d eau sal e une plaque en plastique de la taille du four
7. age 5
8. devez d abord un peu bricoler Coupez la partie enfl e de l ouverture du ballon Glissez le ballon sur le long c t de la paille et attachez le ballon avec du papier collant Piquez l aiguille au travers de la paille aux environs du papier collant Coupez un des bouts du coton tige Glissez l aiguille dans le petit tube du coton tige Pliez la paille 90 et gonflez le ballon au moyen du petit embout de la paille a Soufflez une fois Pincez la paille et tenez la au moyen du coton tige devant vous L chez la paille Constatation L ensemble se met tourner Il s agit d une belle illustration des forces d actions r ciproques b Soufflez deux fois et proc dez comme ci dessus Constatation le ballon se d gonf le et tourne de plus en plus vite Lorsque le ballon est gonfl la paroi exerce une pression sur l air l obligeant sortir par la paille A cause du principe de l galit des forces interactives l air sortant de la paille partie coud e pousse sur la paroi et le syst me tourne Au fur et mesure que le ballon se d gonfle la pression et donc la force exerc e par le ballon augmente voir ci dessus d autre part la taille du ballon diminue donc la surface maitresse responsable des frottements ext rieur au ballon diminue Le ballon tourne de plus en plus vite Exp rience n 4 Fluide rh oscopique La convection Que devez vous utiliser Un fluide rh oscopique petit flacon contenant un liquide b
9. i deux fois et une lampe LED Comment faire Eclairez une extr mit de la tige de plexiglas au moyen de la lampe LED bleue On constate que la lumi re est emprisonn e dans la tige et on voit clairement le faisceau lumineux sortir par l autre extr mit Lorsqu un faisceau lumineux passant d un milieu plus r fringent le plexi vers un milieu moins r fringent l air tombe sur la surface de s paration des deux milieux sous un angle sup rieur langle limite de r fraction les rayons ne peuvent sortir du plexiglas et ils sont enti rement r fl chis Exp rience n 3 Ballons de baudruche Il convient d utiliser des ballons dont la taille est assez grande 25 cm lorsqu ils sont gonfl et dont la paroi est paisse tm Ballons sous pression Que devez vous utiliser Deux pailles deux ballons papier collant Comment faire Coupez la partie enfl e de embout de deux ballons de baudruche Fixez l extr mit de chaque paille un ballon au moyen du papier collant de telle sorte qu on puisse gonfler le ballon en soufflant dans la paille v rifiez qu il n y ait pas de fuite Sac de mat riel pour exp riences Playfulscience 6 Page 2 Coupez en biais un petit morceau de l autre extr mit de chaque paille Gonflez un premier ballon et maintenez le gonfl en pliant la paille environ en son milieu Faites de m me avec l autre ballon mais les volumes des deux ballons doivent tre diff rents
10. lanc une bouteille de 0 25 max 0 5 litre une source de chaleur plaque lectrique bougie Comment faire Versez le contenu du petit flacon dans la bouteille Remplissez avec de l eau Versez l eau tr s Sac de mat riel pour exp riences Playfulscience 6 Page 3 lentement pour viter de former de la mousse Ajoutez y une petite goutte de colorant de pr f rence bleu Versez le contenu de la bouteille dans un b cher de 120 ou 250 ml pas trop large Placez une moiti du b cher sur une source de chaleur plaque lectrique et l autre moiti sur une plaque froide pour le refroidissement Eclairez le fluide au moyen d un petit spot Regardez le film sur le site de www scienceonstage be Observation des courants de convection sont visibles dans le fluide Explications Fluide rh oscopique signifie litt ralement fluide qui montre le courant De tels liquides peuvent tre efficaces pour visualiser des courants dynamiques dans l tude et la d monstration des flux de fluides Il s agit de plaquettes cristallines microscopiques en suspension qui lorsqu elles sont mises en mouvement s orientent produisant un alignement pr f rentiel localis des particules avec les plus grandes dimensions parall les aux plans de cisaillement dans le liquide en mouvement Avec un clairage appropri des volumes contenant des particules dont l orientation est diff rente de celles des volumes voisins due l
11. tatif ou autre Que devez vous faire Ins rez dans les trous de la plaque de polycarbonate les 2 tubes de cuivre et d aluminium Pour ce faire pincez entre le pouce et l index les 2 parties repli es Fixez le polycarbonate sur un support ex un statif de telle sorte que les tubes soient verticaux Placez l une sur l autre la plaque d acier galvanis et la plaque de polycarbonate Disposez les deux billes magn tiques sur le polycarbonate La distance s parant les billes doit tre la m me que la distance s parant les centres des tubes Retournez les plaques l acier se trouve donc au dessus et introduisez les billes dans chacun des deux tubes En maintenant la plaque de polycarbonate au dessus des tubes faites glisser la plaque d acier afin de lib rer simultan ment les deux billes dans les tubes Observation Les billes sont frein es dans leur chute La dur e de la chute des billes n est pas la m me dans les deux tubes la bille qui tombe dans le tube d aluminium arrive la premi re Explication Lors de la chute des aimants dans les tubes m talliques il apparait des courants de Foucault s intensifiant au fur et mesure que les aimants tombent Le cuivre tant meilleur conducteur que l aluminium r sistivit plus petite les courants de Foucault sont donc plus grands dans le cuivre que dans l aluminium Ces courants engendrent un champ magn tique plus intense dans le cuivre que dans l aluminium La bille magn
12. tique est plus frein e dans le cuivre que dans l aluminium Exp rience n 6 La photosynth se Que devez vous utiliser Une prouvette un bouchon vous aurez besoin d eau de chaux d indicateur color liquide et de l eau des feuilles vertes des pluchures de carottes Comment faire Versez un peu d eau avec quelques gouttes d indicateur universel ou de l eau de chaux Remplissez deux prouvettes avec des feuilles bien vertes et une prouvette avec les pluchures de carottes Fermez les prouvettes avec les bouchons Placez dans le noir bo te qui ferme bien ou dans une armoire ou une prouvette contenant les carottes et une des prouvettes avec les feuilles vertes La troisi me prouvette reste la lumi re Attendez quelques heures Observation et explication Sans lumi re l oxyg ne de l air est absorb par les feuilles vertes qui rejettent du CO absorb par l eau L eau devient acide et change de couleur l eau de chaux se trouble Les pluchures de carottes ne rejettent pas de CO car elles ne contiennent pas de chlorophylle En pr sence de lumi re il n y a pas de CO l eau de chaux ne se trouble pas Exp rience n 7 L horloge eau Suivez le mode d emploi inclus dans la bo te En ajoutant un liquide dans l horloge vous fabriquez une pile We wish you much scientific fun and succes with these experiments Sac de mat riel pour exp riences Playfulscience 6 P
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