L`OISEAU BUVEUR

centre de
développement
pédagogique
pour la formation générale
en science et technologie
L’OISEAU BUVEUR
Mise en garde
Ce document d’information est présenté à titre d’exemple de ce que
pourrait contenir l’analyse élémentaire d’un objet technique. Il va de
soi qu’une analyse plus exhaustive pourrait également être réalisée.
On peut donc considérer ce document comme un déclencheur, un outil
visant à initier le personnel enseignant à l’analyse technologique.
Par conséquent, il n’est pas destiné à l’apprentissage des élèves.
Cependant, il pourrait servir de guide pour l’élaboration d’activités
d’analyse technologique.
Les auteurs
Concepts abordés :
• phases liquide / gazeuse (évaporation)
• pression d’un gaz
• force, levier, moment d’une force
Tout objet technique, du simple cure-dents à la très complexe station spatiale,
peut être considéré comme un système agissant sur de la matière pour la
modifier en y ajoutant de la valeur*.
Délimitons la frontière du système et analysons-le en montrant tout ce qui agit
sur lui, ce qui y entre et ce qui en sort.
Système de l’oiseau buveur
Action de l’utilisateur
(énergie musculaire)
Contrôle de l’utilisateur
• Appareil en position, tube ajusté
• Verre avec eau au bon niveau
Matière d’oeuvre
en situation finale
Matière d’oeuvre
en situation initiale
Fonction :
Oiseau en
mouvement
(valeur ajoutée)
Oiseau au repos
Créer l’illusion d’un
mouvement perpétuel.
L’oiseau buveur
(Mise en marche) énergie musculaire
Énergie mécanique
Description de l’objet
Le corps de l’oiseau est un tube cylindrique en verre relié à deux réservoirs
sphériques identiques (en verre également), l’ensemble étant hermétiquement clos.
Le tube ouvre directement sur le réservoir supérieur alors qu’il plonge presque
jusqu’au fond du réservoir inférieur. L’oiseau peut tourner autour d’une liaison pivot
d’axe horizontal. Il est rempli de dichlorométhane (chlorure de méthylène) pur sous
deux phases, liquide et gazeuse. La tête de l’oiseau est recouverte d’une couche de
feutrine pouvant s’imbiber d’eau.
L’appareil est un système à levier. Le tube, le pivot et les réservoirs constituent un
levier du type interappui.
Feutrine
Réservoir supérieur
Tube en verre
Pivot
Réservoir inférieur
Pied
Fonctionnement de l’objet
La chaleur de l’air ambiant est
absorbée par le liquide
intérieur.
La pression du gaz
à l’intérieur audessus du liquide
pousse le liquide
dans le tube.
Phase I
Que se passe-t-il?
• Le liquide qui se trouve dans la sphère inférieure (chlorure de méthylène) est très
volatile et se transforme facilement en vapeur (à basse température) avec l'apport de
chaleur (la chaleur de la pièce est suffisante).
• Ce liquide s'évapore et le gaz se place au-dessus du liquide, dans le haut de la sphère, y
créant une pression qui va en augmentant.
Fonctionnement de l’objet (suite)
La pression
intérieure
diminue.
La chaleur intérieure est
absorbée par l’eau de la
feutrine et lui permet de
s’évaporer.
Phase II
Que se passe-t-il?
• En raison de sa construction, l’oiseau constitue un levier interappui dont les forces se
modifient avec le déplacement du liquide d’un réservoir à l’autre.
F1
F1
F1
F2
F2
F2
C'est ce qui produit le basculement de l'oiseau vers le verre d'eau. Il est important que le
pivot soit bien ajusté pour que le balancement de l’oiseau se fasse correctement.
Fonctionnement de l’objet (suite)
Gaz
Le bec se
mouille.
Le gaz s’introduit en bas dans le
tube à cause de l’inclinaison,
faisant redescendre le liquide.
L’oiseau s’apprête à se redresser.
Gaz
Gaz
Phase III
Que se passe-t-il?
Il faut bien observer ce qui va se passer en un coup d’oeil ...
L'inclinaison de l’oiseau devient telle que le gaz en bas s’introduit dans le tube et monte en
bulles à travers le liquide et se mêle avec celui, « plus froid », qui se trouve dans le
réservoir du haut. Le gaz en haut devient plus chaud et celui du bas, plus froid.
Le liquide redescend rapidement, car la pression du gaz en bas chute d’un coup (une partie
de celui-ci étant passée en haut). Le gaz refroidi vient remplir de nouveau le dessus du
réservoir du bas, le liquide est également redescendu (basse pression en bas) dans le
réservoir inférieur. Le liquide ne peut rester dans le réservoir du haut, car l'oiseau ne
peut basculer totalement à cause de la forme du pivot qui est muni de butées d'arrêt.
Étude de construction
Butée
Feutrine
collée
sur la
tête
Pivot lorsque l’oiseau
se redresse
Butée
Pivot lorsque l’oiseau
s’incline
Soudure
du verre
Pieds en
plastique
injecté
Liaison par collage
Tube en verre
Bague
Base en plastique
injecté
L’ajustement du pivot du levier se fait en faisant
coulisser le tube dans la bague centrale.