COMMENT VOLENT LES AVIONS CM1-CM2

COMMENT VOLENT LES AVIONS
CM1-CM2
1- Recueil de conception
Qu’est-ce qui permet aux avions de voler? y a-t-il des choses en commun et différentes
dans ce qui permet aux hélicoptères de voler? Quelques lignes avec éventuellement un
dessin.
Réponses : réacteurs, hélices, portance de l’air.
Conflit socio-cognitif : Des élèves pensent que l’hélice pousse de l’air chaud sous les
ailes de l’avion, et que c’est cet air chaud qui fait voler l’avion. Des élèves pensent
que l’hélice au-dessus de l’hélicoptère devrait pousser ce dernier vers le sol, et qu’elle
devrait être au-dessous pour le pousser vers le haut. Le conflit ne permet pas de
conclure. Il faut d’autres expériences.
2- Révisions sur l’air
On prend deux feuilles de papier identiques. L’une est roulée en boule, l’autre non.
Les élèves savent avant de faire l’expérience que celle roulée en boule va tomber plus
vite.
Pourquoi la feuille roulée en boule tombe plus vite? Réponse des enfants : parce
qu’elle est plus lourde. Vérification avec une balance de Roberval. Elle a la même
quantité de matière, elle n’est pas plus lourde. Analogie avec deux petites feuilles
d’aluminium dans l’eau, l’une étant roulée en boule dans l’eau. Elle tombe plus vite.
Explication, l’eau en dessous doit s’échapper par les côtés. Deux disques en papiers
identiques dans deux conservateurs sous vide identiques. Certains enfants pensent que
le disque tombera moins vite dans le vide (analogie avec l’apesanteur dans le vide). Le
contraire se produit. On en profite pour peser l’air (1,2 g pour le récipient de volume 1
litre).
3- Atelier de fabrications et d’essais d’avions en papier
Consigne essayer en modifiant un peu l’avion de le faire tourner à droite, à gauche, de
le faire monter, de le faire descendre.
Bilan : Est-ce que vos avions volaient bien? Oui! Avaient-ils des hélices? Non!
Avaient-ils de l’air chaud en dessous des ailes? Non! Les enfants se mettent d’accord
pour dire : Trace écrite “pour qu’un avion vole, il faut qu’il ait de l’élan et des ailes
pour le porter grâce à l’air.” Vérification : Avion sans aile, avion qu’on lâche sans élan.
Problème : à quoi sert l’élan?
4- Atelier par groupe avec :
Différentes hélices qui tournent au vent, girouettes, rubans attachés au bout de
baguettes, ventilateurs, sèche-cheveux, grandes plaques de polystyrène peu épaisses,
hélices en bois avec axe en bâton qu’on fait voler en faisant tourner le bâton
rapidement entre les deux mains. Objectif : étude de l’interaction entre l’air et
différents objets.
5- Expériences magistrales
Expérience du tube de vitamine C effervescente qui explose (un peu d’eau avec un
comprimé et on referme). On observe que le tube et le bouchon partent à l’opposé.
Principe de l’action et de la réaction. Expérience du ballon de baudruche suspendu par
une paille (scotch) enfilée sur un fil tendu et qui avance quand il se dégonfle. Action et
réaction avec l’air qui sort. On peut faire léviter une balle de ping-pong au-dessus
d’un sèche-cheveux qui souffle de l’air verticalement. Cela montre bien le rôle de
l’air pour faire voler des objets.
6 Réinvestissement
Etude des hélices en bois qui volent. Il y a un courant d’air en dessous. Les élèves
comprennent que l’hélice est portée vers le haut par le fait qu’elle chasse de l’air vers
le bas. Au-dessus, on ne sent rien. Si on inverse la rotation, c’est le contraire et l’hélice
tombe sur la main. Si on incline l’hélice, celle-ci vole en avançant.
Un élève dit : le bout de l’hélice est comme une aile d’avion qui tournerait en rond!
Hélicoptère du grec helix “spirale” et pteron “aile”. Voilà le point commun entre un
avion et un hélicoptère. On en vient à expliquer la nécessité de l’hélice de bout de
queue d’un hélicoptère en invoquant le principe de l’action et de la réaction pour une
rotation. On explique également l’inclinaison du concorde par exemple quand il décolle
ou qu’il atterri.
Trace écrite :
“L’hélice de l’avion sert à donner l’élan, l’aile chasse l’air vers le bas.” Compréhension
du même principe d’action et réaction pour une fusée; lancement d’une fusée à eau,
influence de la quantité de liquide.
7 Comment l’aile chasse-t-elle l’air?
Action d’une règle en métal qui avance de travers (dans une direction légèrement
différente de celle qu’elle indique), sur des billes immobiles. Elle chasse les billes du
côté de la partie qui arrive en dernier et part dans l’autre sens. L’aile guide l’air
parallèlement à elle-même. Réinvestissement gouvernail des bateaux. Un enfant vient
spontanément expliquer au tableau comment un aéroglisseur peut tourner en orientant
les hélices propulsives situées à l’arrière. Il relie correctement l’orientation des hélices,
l’effet sur l’arrière, et le côté vers lequel l’aéroglisseur tourne.