rapport cgenial

Collège le Revard

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Ce document a été rédigé par Lucie BODENNEC, Adélie BREUIL, Marie CARIMANTRAN, Manon CLERC, Léa MAINAS, Marine PISTEUR, Charlie BROCARD et Alan MANDRILLON. Page de garde : Marine PISTEUR

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Sommaire

Introduction ............................................................................................... 3

I. Le travail de recherche et réalisation des plans… ........................... 3

II. La fabrication des bases et les premiers essais .............................. 5

III. La fabrication des fusées .............................................................. 8

IV. Les tests d’étanchéité ...................................................................... 8

V. Les lancements des fusées et la réalisation des films ..................... 8

VI. L’exploitation des données ............................................................ 12

VII. Bilan ............................................................................................ 15

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Introduction

Nous sommes des cinquièmes et des quatrièmes. Nous nous sommes inscrits à l’atelier scientifique qui a débuté au mois de septembre. Le projet était de faire des fusées à eau. La réalisation s'est étendue jusqu'au mois de janvier. Nous avons commencé par construire des bases de lancements par groupes de trois ou quatre, puis chaque élève a fabriqué sa fusée individuelle. Et après des essais qui nous ont menés à quelques ajustements, nos fusées ont pris leur envol. Nous les avons ensuite filmées et avons analysé leur mouvement à l’ordinateur avec un enseignant chercheur.

I. Le travail de recherche et réalisation des plans…

… pour le groupe 1 : Léa, Adélie et Lucie

La pompe est reliée au raccord gardena par un tuyau. On a collé le bouchon de la bouteille à la partie du gardena qui s’enlève. Lorsqu’on pompe, l’air passe dans le tuyau et va jusqu'à la bouteille. Deux équerres sont fixées sur la partie orange du gardena, et deux ficelles sont accrochées à celles-ci. Lorsque l’on tire sur les ficelles reliées l’une à l’autre, les deux équerres s’abaissent, et avec elle la partie orange, ce qui permet de libérer la bouteille, son bouchon et la pièce qui s’emboite dans le gardena. M. Roussel nous a aidées à fixer des planches pour faire le socle de la base, il nous a aussi aidées à fixer les équerres et à percer des trous pour faire passer les ficelles de l’autre côté de la planche.

Schéma du groupe1

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… pour le groupe 2 : Marine, Manon et Marie

Dans un premier temps, nous sommes allées en salle informatique pour faire des recherches afin de contrôler le départ de notre fusée à eau. Nous avons trouvé un modèle qui nous plaisait et avons apporté des modifications. Dans le montage initial, la fusée était installée sur un bouchon en caoutchouc collé à la base de lancement, lui-même relié à une pompe à vélo par des tuyaux en plastiques transparents reliés entre eux par un collier. Deux barres de fer assez fines étaient placée autour du bouchon en caoutchouc (un de chaque côté) et étaient serrées entre elles par des sortes de crochets, ce qui maintenait la fusée. Les crochets étaient reliés à des ficelles et lorsqu’on les tirait, ceux-ci libéraient les barres de fer qui libéraient la fusée. Ce montage ne nous plaisant pas, nous avons imaginé échanger les barres de fer contre une pièce en métal faite spécialement pour notre base. Cette pièce a une forme de fer à cheval et se coince sur le goulot de notre bouteille. De petits crochets en L positionnés alternativement au-dessus et au-dessous de la pièce l’empêchent de partir et nous la retirons à l’aide d’une ficelle s’y trouvant raccrochée. La pièce coulisse ainsi entre les crochets en L. Le socle de notre système quant à lui est formé de quatre planches de façon à obtenir une base solide.

Schéma du groupe 2

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… pour les groupes 3 : Rémi, Vanille, Charlie et Alan et 4 : Florian, Quentin et Fabien

Nous avons trouvé un plan sur internet qui nous a plu et nous avons décidé de le réaliser. Nous avons remplacé le joint par un bouchon de chimie.

Plan trouvé sur internet

Source : rustrel.free.fr/fusees/plan.gif

II. La fabrication des bases et les premiers essais Après avoir fait le plan de nos bases de lancement, chaque groupe a demandé à Monsieur Roussel, qui est chargé de la maintenance au collège, des planches, afin de monter les pieds et le plateau de nos bases. Nous lui avons ensuite fait des croquis pour lui indiquer où il fallait visser, percer…

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Plan donné à Monsieur ROUSSEL

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Voilà les bases de lancement terminées :

Base de lancement du groupe de Léa,

Lucie et Adélie

Base de lancement du groupe de Manon, Marie et Marine

Base de lancement Quentin, Florian et

Fabien

Base de lancement de Rémi, Vanille, Charlie et Alan

Afin de voir s'il n'y avait pas de problèmes, nous sommes allés près du collège d'où nous avons lancé les fusées. Il n'y a que celle d'un groupe qui a décollé, celui de Marie, Manon et Marine. Dans le groupe de Léa, Lucie et Adélie, la colle n'a pas tenu entre les bouchons et les parties qui s’insèrent dans les gardena , dans celui de Alan, Vanille, Charlie et Rémi,et de Quentin, Florian et Fabien, il manquait une pièce pour maintenir le bouchon de chimie et dans celle qui a finalement décollé, la pièce en bois n'a pas tenu.

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III. Les tests d’étanchéité Après avoir corrigé tous les petits défauts de nos bases, nous avons relancé les fusées à très basse pression juste afin de voir si les réparations avaient servi à quelque chose. Il n'y finalement eu aucun problème.

IV. La fabrication des fusées Pour les fusées, nous avons pris des bouteilles. Nous avons fabriqué des ailettes à partir de chemises plastiques. Nous les avons découpées puis scotchées sur la bouteille. Ensuite, nous sommes allés passer une 1ère couche de peinture dehors, et la semaine d’après, nous avons passé la 2ème couche de la couleur de notre choix, c’est à dire rose et /ou verte pour les rendre visibles de loin et pouvoir les filmer.

Fusée avec son bouchon et la partie qui s’emboite dans le gardena

V. Les lancements des fusées et la réalisation des films Après avoir terminé la construction des bases et des fusées, avoir fait des essais et les réglages nécessaires, nous avons consacré deux après-midi pour les décollages que nous avons fait sur un terrain de basket-ball en goudron.

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Le premier après-midi, le soleil était au rendez-vous et a facilité le travail, nous avons lancé les fusées avec l'air puis avec de l'eau. Chaque décollage a été filmé par deux caméras. Lors des lancements avec l'eau, nous avons augmenté la quantité pour voir si cela produisait des changements sur la hauteur ou la courbe de la fusée.

Maquette montrant la position des deux caméras

Vue d’une fusée dans le plan jaune

Vue de la même fusée dans le plan rose

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Ajout d’eau dans une fusée avec Monsieur VOLK,

enseignant chercheur à l’ENS Lyon

Ajout d’une quantité précise d’eau

Pendant la seconde après-midi nous avons refait des lancements puis nous sommes rentrés car les conditions météorologiques n’étaient pas favorables pour le décollage et le vent aurait pu faire tomber les caméras.

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Photographies des lancements des fusées à eau de chaque groupe

Lancement du groupe 1




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VI. L’exploitation des données Après avoir fait les vidéos, nous avons utilisé les logiciels « Aviméca » et « Matlab », afin de reconstruire les trajectoires des fusées en trois dimensions. Ceci nous a permis de savoir à quelle vitesse et à quelle hauteur nos fusées étaient allées. Avec « Aviméca », nous avons en effet pointé la position de nos fusées toutes les 4 secondes.

Utilisation du logiciel Avimeca

Pointage des différentes positions de la fusée Nous avons obtenu deux tableaux par trajectoire et nous les avons donnés à Monsieur Volk. Il a utilisé le logiciel « Matlab » et à la fin, chaque groupe a obtenu deux graphiques en deux dimensions et un en trois dimensions représentant le lancement de la fusée à air et de la fusée à eau. Chaque groupe a obtenu un film en 3D, représentant le vol de ses fusées dans l’espace.

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- Résultats pour le groupe 1 :

Trajectoires en 2D et en 3D d’un vol d’une fusée à air du groupe 1

Trajectoires en 2D et en 3D d’un vol d’une fusée à eau du groupe 1




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VII. Bilan J’ai beaucoup aimé le club physique. J’ai appris à me servir du logiciel Aviméca et ce qu’était une trajectoire en trois dimensions, à me servir d’outils que je ne connaissais pas (collier de serrage…). Je me suis beaucoup amusée.

Léa Je m'appelle Marie, je suis en 4ème. J'ai adoré le projet, je me suis beaucoup amusée, tout en apprenant de nouvelles choses. Ce qui m'a plu, c'est le travail de groupe effectué avec mes amies pour trouver un exemple de base puis la construction. J'ai aussi beaucoup apprécié de faire ma fusée individuelle, comme je le souhaitais. Depuis le projet, j'ai une autre vision du bricolage. Avant le bricolage était une corvée pour moi ; maintenant, j'ai découvert que cela était amusant. J'ai aussi appris à me servir d'outils et à prendre des décisions avec mon groupe.

Marie Le club physique chimie m’a montré comment fonctionne la 3D et une fusée à eau et comment construire une base de lancement ainsi qu’utiliser certains outils ; comme le collier. Il m’a aussi permis de passer de bons moments entre midi et 14 heures où je me suis bien amusée.

Marine Le projet « fusées à eau »m’a beaucoup plu et appris. Tout d’abord par le travail de chercheur que nous avons effectué au début pour trouver des modèles de base. Ensuite par la pratique de la construction des bases et des fusées, qui m’a conduit avec mon groupe, à faire des choix pour les matériaux et la manière de construire, mais aussi par l’envoi des fusées pendant deux après-midi et la satisfaction du bon fonctionnement. Nous avons ensuite appris avec M. Volk à faire des films en 3D sur la courbe de nos fusées, ce que je n’avais jamais fait. Tout cela dans une bonne ambiance.

Manon J’ai adoré le club science, j’ai appris à me servir d’un collier de serrage, d’équerres. J’ai découvert l’autre manière d’utiliser un gardéna et j’ai également découvert un nouveau logiciel : aviméca, avec lequel nous avons étudié la trajectoire de notre fusée.

Adélie

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Nous avons beaucoup aimé construire notre fusée et notre base. Lancer la fusée, c’était génial ! On a appris à utiliser le logiciel Aviméca tout en s’amusant, une bonne expérience !

Alan et Charlie

Les élèves de l’atelier scientifique avec leurs professeurs

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