Comment fabriquer un canon à air?

Comment fabriquer un canon à air?
Explorez la puissance de l’air et renversez une pyramide
de verres!
Lieu: Extérieur
Durée: <30 minutes
Concepts: pression de l’air, vortex, dynamique des fluides
Compétences: Construction, observation
Sujet:
 Physique
Âges:
 9-11
 12-14
 15-17
Matériel:
 Grande poubelle de plastique avec un trou découpé au fond (voir l’image)
 Pellicule de plastique – assez grande pour couvrir l’ouverture (le dessus) de la poubelle
(un sac à ordures peut faire l’affaire)
 Sangles élastiques assez longues pour sceller FERMEMENT l’ouverture de la poubelle
avec la pellicule plastique
 Machine à fumée avec liquide fumigène – facultatif (facile à trouver en octobre)
 Verres de plastique
Priorité à la sécurité!
Ne pas viser le canon vers le visage de quelqu’un. Si une machine à fumée est
utilisée, assurez-vous de respecter les mesures de sécurité incluses avec l’appareil.
Marche à suivre
Première partie : canon à air
1. Étirez la pellicule de plastique au-dessus de la grande ouverture de la poubelle, et fixezla en place à l’aide des sangles élastiques.
2. Disposez les verres de plastique en pyramide sur une table.
3. Tenez la poubelle de façon à ce que le trou au fond de la poubelle soit face aux verres.
4. Frappez la pellicule plastique tout en visant les verres. L’air sortant du canon devrait
faire tomber les verres. Vous aurez peut-être à vous déplacer pour trouver la distance
optimale entre le canon et les verres.
Deuxième partie : canon à brouillard
1. Pour faire des anneaux de fumée, remplissez la poubelle de fumée en suivant les
instructions d’opération de la machine à fumée.
2. Une fois que la poubelle est remplie de fumée, tapez sur la pellicule plastique. Encore
une fois, vous aurez à faire plusieurs essais pour savoir quelle force appliquer à la
pellicule de plastique pour obtenir les plus beaux anneaux. Si le coup est trop fort, l’effet
sera trop rapide pour être observé; si le coup est trop faible, les anneaux ne se
formeront pas bien.
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Comment fabriquer un canon à air?
Vidéo – Giant Smoke Rings – Cool Science Experiment (Vidéo – 2:05 min. – en anglais)
Qu’est-ce qui se passe?
Le jet d’air qui est éjecté du canon s’appelle un vortex plan. Un vortex est créé lorsque l’air
sortant au centre du trou voyage plus vite que l’air sortant sur le bord du trou. Le principe de
Bernouilli stipule que « plus un courant d’air se déplace rapidement, plus sa pression est
basse ». Puisque l’air au centre du courant d’air se déplace plus vite que l’air en périphérie, il en
résulte une pression dirigée vers le centre. Cette pression est la force qui crée le vortex. C’est
ce même vortex qui maintient la fumée dans une forme d’anneau. Éventuellement, la friction de
l’air dissipe l’énergie emmagasinée dans le vortex et l’anneau de fumée dérive lentement puis
s’arrête. Les particules de poussière en suspension (fumée) rendent le vortex de gaz et le
mouvement de l’air visible.
Pourquoi est-ce important?
En plus d’être une activité amusante à réaliser, le canon à air montre comment les fluides
(liquides et gaz) peuvent se déplacer de façon particulière en raison de leurs propriétés
physiques. Un vortex est un mouvement circulaire de particules qui peut se produire dans une
diversité de gaz et de liquides turbulents. Des anneaux de vortex peuvent se former lorsqu’un
objet solide se déplace à grande vitesse à travers un fluide. Les pales rotatives d’un hélicoptère
peuvent parfois générer un dangereux vortex qui rend l’hélicoptère difficile à diriger et à
manœuvrer. Les vortex peuvent aussi se produire lorsqu’un gaz est poussé à travers un liquide,
comme on peut l’observer par les bulles en forme d’anneaux produites lorsqu’un dauphin ou un
plongeur souffle de l’air sous l’eau. Des anneaux de vortex peuvent même se former dans le
sang lorsque celui-ci est pompé à travers les valves du cœur.
Allez plus loin!
Observez le mouvement de l’eau : déposez délicatement une goutte de colorant
alimentaire dans un grand verre d’eau et regardez attentivement ce qui se passe. Que
remarquez-vous?
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