Bateau à propulsion à eau

Auteur avatarAlexis H | Dernière modification 23/03/2020 par Alexis H

Étape 1 - Préparer le matériel

Préparer :

  • Un bouchon de liège
  • 4 bouteilles d'eau
  • Un clou (ou une vrille)
  • 3 pailles
  • 4 pics à brochette
  • Du ruban adhésif
  • De l'eau

Étape 2 - Créer les flotteurs

Coucher deux bouteilles l'une à côté de l'autre, en laissant entre elles un espace d'au moins la largueur d'une bouteille, pour constituer deux flotteurs (comme sur un catamaran)

Étape 3 - Relier les flotteurs

Avec le ruban adhésif, fixer un « pont » reliant la partie avant des bouteilles avec deux pics à brochettes collés l'un contre l'autre. Utiliser les deux autres pics à brochettes pour attacher un deuxième « pont » sur la partie arrière des bouteilles.

Étape 4 - Fixer le bouchon debout au centre du pont avant avec le ruban adhésif

Étape 5 - Préparer la bouteille centrale

Avec le clou, percer trois trous proches dans le fond d'une troisième bouteille pour y glisser les pailles


Couper les pailles en morceaux d'environ dix centimètres puis les glisser dans les trous de la bouteille en les laissant dépasser de plusieurs centimètres

Étape 6 - Fixer la bouteille centrale

Attacher la bouteille percée entre les deux premières, en position inclinée, avec l'avant en appui sur le bouchon de liège, les pailles dépassant entre les deux « flotteurs »

Étape 7 - Tester son bateau !

  • Poser le « bateau » sur l'eau
  • Avec la quatrième bouteille, verser de l'eau dans la bouteille centrale du bateau, jusqu'à environ un tiers de la hauteur
  • Lâcher le bateau et admirer !

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

En s'écoulant par les pailles, l'eau contenue dans la bouteille centrale fait avancer le bateau. Il est possible de faire tourner le bateau en inclinant les pailles d'un côté ou de l'autre.

Explications

Le bateau avance selon le principe d'action-réaction. En s'écoulant, l'eau exerce une poussée vers l'arrière, c'est l'action. Cela provoque une réaction en sens opposé : le bateau est poussé vers l'avant.

Plus d'explications

Le principe dit « d'action-réaction » correspond à la troisième loi du mouvement énoncée par Isaac Newton.

« L'action est toujours égale à la réaction ; c'est-à-dire que les actions de deux corps l'un sur l'autre sont toujours égales et de sens contraires. »

Cela signifie qu'un corps A exerçant une force sur un corps B subit en retour une force d'intensité égale, exercée en sens opposé, par le corps B.

Ici le bateau expulse de l'eau, en exerçant une force vers l'arrière. L'eau créé une force en retour, qui propulse le bateau dans le sens contraire, vers l'avant.

Applications : dans la vie de tous les jours

Le principe d'action-réaction est à l'origine de nombreux mouvements que l'on observe au quotidien. Il sert à la propulsion de véhicules, comme les bateaux à rames : les rameurs exercent une force sur l'eau vers l'arrière, tandis que l'eau exerce en retour une force sur le bateau, en le propulsant vers l'avant. Ce principe s'applique aussi aux avions « à réaction ». L'exemple le plus spectaculaire est la propulsion des fusées, car elle s'exerce dans l'espace, donc dans le vide. Une fusée produit une force vers l'arrière en expulsant des gaz, qui génèrent en retour une poussée de la fusée vers l'avant. La fusée ne s'appuie donc ni sur de l'air ni sur de l'eau, mais directement sur les gaz qu'elle éjecte.

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Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

  • Mettre en application le principe d'action-réaction de façon amusante
  • Comprendre le principe d'action-réaction et discuter de ses applications

Pistes pour animer l'expérience

Cette réalisation ludique peut être proposée seule ou dans le cadre d'un déroulé d'animations sur le thème des véhicules, des bateaux, ou plus spécifiquement du principe d'action-réaction, sur lequel on dispose d'un vaste panel d'expériences possibles.

Une séance d'animation peut également être consacrée uniquement à des réalisations techniques.


L'animateur peut diffuser la vidéo aux participants et leur proposer de reproduire le bateau, ou d'y apporter des améliorations, comme un système permettant de réalimenter régulièrement et facilement le « réservoir » central en eau (à l'aide d'un tuyau par exemple).


Pour un groupe déjà expérimenté en réalisations techniques, on peut imaginer une animation en mode « défi », où les participants devront fabriquer des bateaux utilisant le plus grand nombre de systèmes de propulsion possibles. On peut imposer certaines contraintes ou donner des consignes supplémentaires, comme fabriquer des bateaux utilisant une réaction chimique (bicarbonate-vinaigre par exemple), d'autres utilisant un mode de propulsion basé sur l'air (air comprimé...), d'autres sur l'eau comme celui décrit dans cette expérience, d'autres utilisant l'énergie mécanique (roue à aube actionnée par des élastiques...), l'énergie électrique, l'énergie éolienne etc...

Sources et ressources

Pour comprendre le principe d'action-réaction à travers quelques exemples, voir les explications du site Eduscol :

http://eduscol.education.fr/orbito/lanc/princip/princip3.htm

Plus d'informations sur la propulsion des fusées :

http://eduscol.education.fr/orbito/lanc/princip/princip1.htm

Dernière modification 23/03/2020 par user:Alexis H.

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