Le vol - Science North

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6e année
Le vol
Activité préalable
Activité postérieure
Le vol
Durée
50 minutes
X
Description
Les élèves apprendront les diverses propriétés de l’air qui rendent
le vol possible : l’espace qu’il occupe, sa masse, sa dilatation et la
force exercée lorsqu’il est comprimé.
Groupes
2-3
Emplacement
Salle de classe
Vocabulaire
• Masse
• Dilatation
• Compression
• Pression de l’air
• Principe de Bernoulli
• Portance
• Poids
• Trainée
• Poussée
Attentes du curriculum
Sciences et technologie : Structures et mécanismes : le vol
Langue : Communication orale et écriture
Mathématiques
Matériel
• Papier brouillon
• Tasses en plastique
• Pailles
• Règle à mesurer
• Ficelle
• Ballons
• Sacs en plastique
• Bouteille de boisson gazeuse de 2 litres,
vide et propre
• Vinaigre
• Bicarbonate de sodium
• Livres
La sécurité d’abord!
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Science Nord est une agence du gouvernement de l’Ontario.
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Papier journal
Renseignements de base
L’air nous entoure et se trouve à peu près partout sur la terre. Nous avons besoin d’air pour survivre
et nous pouvons l’utiliser pour atteindre différents buts. L’un de ces buts très importants est le vol.
Avant que vos élèves ne puissent comprendre comment un avion peut voler, ils devront comprendre
les propriétés de l’air.
L’air se compose de molécules de gaz comme l’azote et l’oxygène. Ces molécules ont une masse et
occupent de l’espace. Le poids de ces molécules dans l’atmosphère crée la pression d’air. Les
propriétés de la pression d’air sont un des éléments importants qui rendent le vol possible.
Il y a beaucoup d’espace entre les molécules d’air. Si l’on augmente la pression, l’air se comprime et
les molécules d’air sont de plus en plus serrées les unes contre les autres. Inversement, si la
pression diminue, l’air se dilate parce que les molécules ont une plus grande distance entre elles.
Les zones de haute pression cherchent toujours à migrer vers les zones de basse pression afin
d’équilibrer la pression.
Comment ces notions aident-elles à comprendre le phénomène du vol? La réponse vient d’un
scientifique du 18e siècle, Daniel Bernoulli. Ce dernier a découvert que plus la vitesse d’un gaz
augmente, plus sa pression interne diminue. Ce principe permet de comprendre comment la forme
d’une aile, que ce soit celle d’un oiseau ou d’un avion, est conçue pour favoriser le vol. La forme
d’une aile est appelée « profil d’aile ». Lorsque l’avion prend de la vitesse, la forme courbe de la
partie supérieure de l’aile accélère le mouvement d’air sur cette partie pour que cet air rejoigne l’air
plus lent qui passe sous l’aile.
Selon le principe de Bernoulli, l’air qui se déplace rapidement sur la partie supérieure de l’aile produit
une zone de basse pression, tandis que l’air plus lent qui circule sous l’aile cause une zone de haute
pression. L’air de la zone de haute pression tente alors de remplir le vide créé par la zone de basse
pression sur l’aile.
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Introduction
1. Divisez la classe en petits groupes. Assurez-vous que chaque groupe a tout le matériel
nécessaire pour faire les expériences.
2. Présentez la notion de vol en posant les questions suivantes à vos élèves :
• Qu’est-ce que l’air?
• Où trouve-t-on de l’air?
• Comment sait-on que l’air existe?
3. Demandez aux élèves d’expliquer comment les avions, les hélicoptères, les oiseaux et les
chauves-souris réussissent à voler. Dites-leur que l’air possède certaines propriétés qui
permettent de voler. Les activités suivantes servent à identifier les différentes propriétés de l’air et
à comprendre pourquoi le vol est possible.
Activités
1. L’air a une masse. Fixez le bout d’une ficelle au plafond de la salle de classe et attachez l’autre
extrémité au centre d’une règle à mesurer de manière à tenir la règle suspendue et en équilibre
horizontal. À l’aide de ruban gommé, fixez un ballon gonflé à chaque extrémité de la règle.
Demandez à un élève de crever l’un des ballons. Observez comment la règle penche du côté du
ballon encore gonflé, ce qui prouve que l’air a une masse (pesanteur).
2. L’air se dilate. Remettez à chaque groupe une bouteille de boisson gazeuse de 2 litres, un
ballon, du papier journal (pour couvrir les pupitres), 50 ml de vinaigre et 2 c. à table de
bicarbonate de sodium. Demandez aux élèves de verser le vinaigre dans la bouteille de boisson
gazeuse et de mettre 2 c. à table de bicarbonate de sodium dans le ballon. Ensuite, dites-leur
d’enfiler le bec du ballon sur le goulot de la bouteille et de l’attacher solidement, puis de faire
couler le contenu du ballon dans la bouteille. Le ballon se gonflera sous l’effet du dioxyde de
carbone produit par la réaction du vinaigre et du bicarbonate.
3. L’air peut être comprimé. Remettez un ballon à chaque groupe et demandez aux élèves de
placer le corps du ballon sur le bord d’un pupitre en laissant pendre le bec et de déposer
quelques gros livres sur le ballon. Dites à un élève de gonfler partiellement le ballon et
d’observer ce qui arrive. (Il lui faudra de bons poumons!). Les livres se soulèveront à mesure
que le volume d’air comprimé augmentera dans le ballon. Cette expérience montre que l’air
comprimé peut exercer une force.
Le principe de Bernoulli :
4. Demandez à chaque élève de plier une feuille de papier en deux et de la déposer sur un pupitre
à la manière d’une tente.
5. Dites aux élèves de souffler à l’intérieur de la tente. La feuille de papier se repliera sur ellemême. Ce phénomène est produit par un mouvement rapide de l’air à l’intérieur de la tente, ce
qui crée une zone de basse pression. La pression plus élevée qui entoure la feuille de papier
cherche alors à combler la zone de basse pression et équilibrer la pression.
6. Remettez une petite tasse d’eau à chaque élève. Demandez-leur de couper une paille en deux
sections, de tenir une section verticalement dans la tasse et de mettre un bout de l’autre section
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dans leur bouche. Dites-leur de souffler à un angle de 90 degrés au-dessus de la paille dans la
tasse. Qu’arrive-t-il? L’eau s’écoule par la paille placée dans la tasse parce que le mouvement
rapide de l’air au-dessus de la paille crée une zone de basse pression. Ce phénomène est causé
par la pression d’air plus élevée autour de la tasse qui exerce une poussée sur l’eau et force le
liquide à remonter dans la paille où il existe une zone de basse pression.
Conclusion
Maintenant que vos élèves ont exploré les différentes propriétés de l’air, ils sont prêts à visiter
Science Nord! Revoyez chacune de ces propriétés et leurs relations avec le vol.
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