Voici,
cher connecteur, un aperçu des
objets de Go Mars
!
Ces objets sont destinés à naître
sous les mains inexpertes d'élèves du Primaire.
Série
"Lévitation"
Cette
première série est composée d'objets prévus pour la lévitation
aérodynamique.
Notre dispositif de lévitation est une
soufflerie verticale :
Cette
soufflerie verticale a été construite à partir d'une soufflante de
ventilation. Le moteur de cette soufflante est équipé d'un variateur, ce qui est bien pratique
pour diminuer la force du souffle lorsqu'un objet rentre dans des
vibrations en phase avec sa propre période de rotation...
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Auparavant,
fatigué du bruit que produisent allègrement les sèche-cheveux, j'avais construit une première soufflerie verticale à partir d'un
extracteur de hotte aspirante de cuisine (deux vitesses). On doit
pouvoir trouver pas mal de ces hottes d'occasion pour pas cher ... |
Ceci dit, les objets de cette série Lévitation sont conçus pour que les enfants puissent, un fois rentrés
chez eux, les faire vivre en utilisant le sèche-cheveux
familial...
Pour
des raisons aérodynamiques, ces objets sont de forme quasi sphérique.
En effet les formes de la sphère assurent à celle-ci un recentrage continu dans l'axe
du flux sortant de la soufflerie (cet axe, en vertu du théorème de
Bernoulli est le siège d'une pression plus faible que le reste du flux ;
autrement dit, les particules d'air les plus proches de l'axe sont à la
pression la plus faible).
C'est
la sphère qui se recentre le mieux dans ce courant ascendant, néanmoins les œufs d'une certaine taille se recentrent également ;
ils possèdent une qualité particulière (qui peut être également un défaut) : celle de se mettre
immédiatement à l'horizontale dès qu'on les place dans le flux de la
soufflerie.
La sphère et l'œuf sont des formes classiques ; mais, ainsi qu'on peut le voir dans la page Nos
vidéos de notre site, nous avons réussi à faire voler de façon stable des
objets dont la forme s'éloigne nettement de celle de la sphère ou de l'œuf...
Les
objets proposés ici à la construction sont bâtis à partir de sphères de mousse de polystyrène de 50 mm de diamètre (les boules de 60 mm
volent bien également), ainsi qu'à partir d'œufs
de 50 x 70 mm (le modèle au-dessus vole également très bien).
Des
cure-dents sont piqués dans la mousse (pour tenir lieu de membre, par
exemple) ainsi que des pointes tête-homme : dans le flux de la soufflerie, si les cure-dents sont
emportés vers le haut par leur Traînée aérodynamique, les pointes
résistent au courant d'air et leur fonction est donc de déplacer le Centre des Masses de
l'objet vers le bas (ou vers l'avant de l'objet dans certains cas,
comme celui de l'hélicoptère et du canon aérien).
Voici
l'objet le plus simple : L'ovni
On
remarque que ce sont les masses ajoutées (les pointes) qui
assurent une stabilité "de poids".
Peu
différent est l'hélicoptère
Ici
les deux clous arrière rétablissent l'équilibre aérodynamique : en effet la
queue a
tendance à prendre le vent par sa Traînée et à rendre "piqueur"
l'hélico...
Autre
stabilité "de poids" : L'objet que les enfants appelleront "La
montgolfière"
Attention
au fait que les onglets de scotch mal collés feront vivement tourner
cet objet...
Voici
à présent le chuteur
aérien.
Noter
que la position des membres est représentative de celle utilisée par
les vrais chuteurs...
L'enfoncement d'un clou au nombril de l'objet peut améliorer sa stabilité.
Voici une variante,
peut-être un tout petit peu plus réaliste (le chuteur est constitué à
partir d'un œuf )
Et pour finir, un autre
objet que les garçons ne manqueront pas de choisir : le canon
aérien
Série
"Réaction"
Cette
deuxième série est composée d'objets mettant en évidence de la force de
réaction. Ces objets fonctionnent donc "à réaction".
Voici le tourniquet à réaction. On devine que c'est en soufflant dedans que ce tourniquet se mettra à tourner :
La rotation de la partie mobile (le rotor)
est très rapide. Si on l'approche d'un tube cathodique (ancienne
télévision ou ancien moniteur vidéo), on peut l'estimer à 50 ou 100
tours par seconde.
Cette rotation du rotor par rapport à la partie fixe est possible du fait de la différence de diamètre entre ces deux parties.
Mais la pression du
souffle de l'opérateur suffirait bien-sûr à projeter la partie mobile
loin de la partie fixe. Si la partie mobile n'est pas projetée, c'est
qu'elle est retenue à l'aide d'un emboîtement spécial des "soufflets" qui
permettent d'ordinaire de couder les pailles : le schéma ci-dessous
montre comment cette articulation axiale tournante est réalisée :
Noter que c'est la différence de diamètre qui permet
à la paille bleue de se loger dans la paille rouge. La mise en place
de la paille bleue se fait en forçant légèrement, jusqu'à entendre un clic.
Noter également que le point de contact (ou plutôt
le tronc de cône de contact) est choisi, de préférence, du côté le plus en pente des
soufflets des pailles.
Cette articulation tournante peut se décliner dans le sens "petit diamètre
en bouche" (et donc gros rotor, comme sur le schéma ci-dessus) ou "gros
diamètre en bouche" ; voici par exemple les deux parties d'un
tourniquet où la
paille que l'on met en bouche est de plus petit diamètre que le rotor (notez à nouveau les angles du tronc de cône de contact) :
L'encliquetage de l'articulation tournante doit se faire
sur des portions de soufflets allongées (et non pas comprimées comme
lorsqu'on les achète).
Dans la pratique, les jeunes enfants utilisent souvent des
ciseaux de mauvaise qualité pour couper le soufflet de la paille qui
reste en bouche, ce qui ne produit pas la coupe franche souhaitable et
crée beaucoup de frottements lors de la rotation du rotor. Sur ce
point, il est possible que la réalisation "gros diamètre en bouche"
présente un avantage...
La formation
de la tuyère
est aisée : On découpe la paille constituant le rotor à la bonne
longueur, on la pince pour interdire toute sortie d'air puis on la
scotche ainsi. Il reste à découper d'un coup de ciseaux
l'ouverture qui constituera la tuyère
(souvent, la paille reste pincée toute seule après la découpe, comme sur l'image ci-dessus ; on peut la
scotcher ainsi
pour la rendre étanche, avant de former la tuyère d'un coup de ciseaux en biais)...
Reste à trouver des pailles du bon diamètre. Les
pailles du plus petit diamètre sont celles que la grande distribution
distribue. Les plus grosse pailles sont trouvées par nous chez Quick,
le fournisseur de nourriture-prompte. Je crois que les pailles fournies
dans les cinémas Gaumont conviennent également. Il est probable qu'on
trouve ces pailles les plus grosses dans les magasins de fournitures
pour collectivités et restaurants...
Ce tourniquet n'est évidemment pas équilibré en
rotation, mais le balourd important qu'il crée à grande vitesse est
justement un élément pédagogique. Il est cependant assez facile de
fabriquer un rotor symétrique (bituyère)...
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