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Les « manips » de l’été
Bronzez malin ! 
Et oui, c’est enfin l’été ! Alors, tout d’abord, bonnes vacances !
Mais ce repos tant attendu, après les efforts de l’année scolaire, peut rapidement se révéler... un peu long. Surtout si quelques journées pluvieuses s’enchaînent ou si vous êtes “bloqués” à la maison. Pourquoi ne pas en profiter pour réaliser quelques expériences scientifiques amusantes, avec très peu de matériel ? Nous vous en proposons une douzaine. Elles ne présentent pas de difficulté mais attention quand même si vous utilisez une bougie allumée ou la cuisinière de la maison, à ne pas vous brûler ! Enfin, n’oubliez pas que les produits utilisés dans nos expériences, s’ils ne sont pas dangereux, peuvent par contre tâcher les vêtements… Alors, ne mettez que des affaires qui ne craignent rien et amusez-vous bien !
Chauffage : bougie + allumettes.
Lorsqu’un liquide chauffe, il se dilate. C’est ce principe que nous allons utiliser. Prenez deux petites bouteilles (jus de fruit par exemple). Percez de part en part le bouchon de la première bouteille, pour y introduire un petit tube en verre ou une paille transparente. Faites couler de la bougie fondue autour de la paille, afin que le montage soit totalement hermétique et que l’air ne puisse plus passer dans la bouteille. Remplissez maintenant la deuxième bouteille avec de l’eau colorée. Retournez la première bouteille, que vous suspendrez par une ficelle, de manière à ce que la paille plonge dans le liquide de la deuxième bouteille. Chauffez le fond de cette dernière avec une bougie. Lorsqu’une ou deux bulles d’air s’échappent, arrêtez. Vous verrez alors le liquide monter dans le tube. Il ne faut pas que l’eau monte au-dessus de la moitié de la paille. Il ne vous reste plus qu’à étalonner votre thermomètre à l’aide d’un thermomètre commercial.
Électricité – La pile à fruit –
Matériel : un fruit (pomme, citron, orange), un petit morceau de cuivre (tuyau de plomberie ou fil électrique), un petit morceau de zinc (vieilles gouttières), du fil électrique, une ampoule ou un voltmètre.
Prenez une pomme, un citron ou une orange. Piquez d’un côté le petit morceau de cuivre et, de l’autre côté, le petit morceau de zinc. Fixez un petit fil électrique à ces deux électrodes. Vous venez de créer une pile ! Vous pouvez mesurer le courant grâce à un petit voltmètre, allumer une petite ampoule de lampe de poche… C’est l’acide contenu dans le fruit, qui permet l’échange des électrons entre le cuivre et le zinc.
Matériel : du carton, du plâtre à prise rapide, un récipient, une cuillère.
Dans les endroits boueux (forêts, bords de plage…), vous pouvez trouver des empreintes d’animaux (n’oubliez pas celles de votre chat ou de votre chien dans le jardin !). Pour en conserver le moulage, il vous suffit de réaliser un petit cercle de carton que vous placerez autour de l’empreinte. Dans un récipient, préparez du plâtre (prise rapide) en mélangeant ce dernier avec un peu d’eau. À l’aide d’une cuillère, projetez un peu de plâtre liquide dans les creux de l’empreinte, afin d’éviter la formation de bulles d’air. Versez ensuite, lentement, le reste de votre préparation. Attendez 15 minutes avant de démouler. Laissez bien sécher au soleil et, le lendemain, avec une pointe de couteau, vous pourrez dégager proprement le moulage. Si vous le souhaitez, vous pourrez peindre et vernir l’empreinte. Vous pouvez également, couler dessus du plâtre et obtenir une empreinte en creux !
Matériel : un grand morceau de papier buvard, un plat creux rectangulaire, un verre en plastique.
Vous aimeriez voir comment fonctionne une antenne ? Rien de plus facile ! Remplissez le plat d’eau, découpez un rectangle de la taille du plat dans le papier buvard et posez le buvard sur le liquide. Il a pour rôle d’amortir le choc des vagues (ondes) que vous provoquerez en tapant légèrement dessus avec une règle ou le bout du doigt. Découpez maintenant, dans un verre en plastique ou dans le goulot d’une bouteille en plastique, une petite bande en demi-cercle. Déposez cette “antenne” sur le buvard. Vous pourrez alors visualiser le phénomène qui se passe dans les airs avec les ondes hertziennes : l’antenne renvoie les ondes en un même point ! Changez la forme des antennes et observez.
NB : si l’antenne est trop légère, ça ne marchera pas. Un truc : pincez un ou deux petits plombs de pêche dessus !
Matériel : feuilles, racines, fruits ou légumes hachés, bandes de tissu blanc (coton, laine, lin ou même nylon), une casserole, une passoire. Chauffage : faire bouillir dans l’eau.
Teindre les tissus est une activité traditionnelle pour de nombreuses civilisations. Vous aussi, vous pouvez vous y essayer… Dans un récipient d’eau, laissez tremper toute une nuit des feuilles, des racines, des fruits ou des légumes hachés. Le lendemain, faites bouillir une heure. Laisser refroidir et filtrer le liquide. Prenez des bandes de tissu blanc, mouillez-les, puis essorez-les. Immergez-les dans la teinture, couvrez et faites bouillir très doucement jusqu’à obtention de la couleur désirée. Attention, la couleur s’éclaircira au séchage ! Essayez avec différentes plantes. A titre indicatif, vous obtiendrez de l’ocre jaune et de l’orange avec des peaux d’oignon ou des carottes, du vert avec des épinards, du rose avec des fraises ou des betteraves, du brun avec du café, du bleu avec de l’écorce de frêne ou d’érable…
Matériel : un récipient en verre (pot de confiture vide), du sel de cuisine (ou sucre ou autre), du fil de laine ou de la ficelle de cuisine, des colorants (encre ou colorant alimentaire). Chauffage : faire bouillir de l’eau.
Versez, jusqu’à mi - hauteur, de l’eau bouillante dans le récipient en verre (attention à ne pas vous brûler !). Dissolvez dans cette quantité d’eau, en remuant avec une cuillère, autant de sel que vous pourrez ; on parle de saturation. Laissez ensuite tremper un bout de fil de laine ou de ficelle de cuisine dans le liquide. Au fur et à mesure que le liquide se refroidira, vous verrez se former des cristaux le long du fil. Vous pouvez ajouter des colorants, essayer avec du sucre, ou des produits achetés en droguerie : sulfate de magnésium, borax, sulfate de cuivre, bicarbonate… Surprise, vous découvrirez que selon les produits utilisés, les cristaux n’ont pas la même forme !
Matériel : une jolie fleur, un pot, un pique fleur (mousse ou pâte à modeler) une boîte en carton, du borax (en droguerie).
Vous aimeriez conserver une belle fleur ? Il existe une solution très simple. Piquez la fleur dans un petit pot, à l’aide d’un pique fleur, de mousse ou de pâte à modeler. Placez ensuite le pot dans une boîte en carton plus grande que la fleur. Saupoudrez abondamment avec le borax. Attention toutefois à ne pas trop en mettre, ce qui risquerait de plier la tige. Laissez agir deux à quatre semaines, selon la fleur. Une fois sèche, vous aurez la surprise de retrouver la fleur avec sa forme et sa couleur qui se conservera très longtemps si vous ne la placez pas en plein soleil ! Récupérez le borax, il pourra resservir !
Le physicien flamand Daniel Bernouilli (1700-1782), père de la physique mathématique, a établi que lorsqu’un fluide (gaz, liquide) est en mouvement, sa pression s’abaisse. Pour mettre en évidence ce principe, voici un petit exercice très simple : confectionnez un anneau avec une bande de papier et un morceau d’adhésif et soufflez dessus à l’aide d’une paille. Poussé par l’air, l’anneau avance. Que se passe-t-il maintenant si vous soufflez devant l’anneau, en orientant le souffle de manière à ce qu’il ne touche pas l’anneau ? Et bien il avance ! Vous venez en effet de créer une dépression devant lui, ce qui le fait “tomber”… Vous pouvez également vérifier le principe de Bernouilli en fixant deux balles de ping-pong au bout de longues ficelles que vous attachez à un support. Avec votre paille (ou une pompe à vélo), soufflez par en dessous, entre les deux balles. Elles se rapprocheront !
En chimie, il est intéressant de savoir si un liquide est acide, basique ou neutre. Pour vous aider, vous pouvez fabriquer un indicateur avec… du chou rouge ! Prenez les feuilles de chou, hachez-les grossièrement et mettez-les dans une casserole d’eau. Faites bouillir 20 minutes. Filtrez l’eau devenue violette, pour enlever les débris végétaux et divisez le contenu en deux parties égales. Placez la première moitié dans un récipient en verre et indiquez dessus : “neutre”. Divisez maintenant l’autre moitié en deux, dans deux récipients. Dans le premier, vous ajoutez une quantité égale de solution de bicarbonate de soude. Le liquide devient vert. Vous indiquez sur le récipient : “base”. Enfin, dans le troisième récipient, vous ajoutez une quantité égale de vinaigre incolore. La solution devient rouge et vous indiquez “acide”.
Pour tester un liquide il vous suffit d’en verser quelques gouttes dans un peu de chacun des réactifs ! Quelques gouttes d’une base dans le réactif “acide” fera virer ce dernier au vert alors qu’il ne changera pas la couleur du réactif “base”.
Matériel : une boîte en carton épais (boîte à chaussures, par exemple), un morceau de papier calque et de pellicule photo, un tissu noir, un bouchon.
Et si vous fabriquiez un appareil photo ? Prenez une boîte en carton épais et hermétique, ne laissant pas filtrer la lumière. Découpez, dans l’une des petites faces, une fenêtre et collez à l’intérieur un morceau de calque (objectif). Du côté opposé au calque, percez un petit trou avec une épingle (viseur). Recouvrez la boîte d’un tissu noir (en prenant soin de ne pas couvrir l’objectif), mettez la tête dessous, côté viseur, et regardez le calque : vous verrez une image inversée apparaître ! Vous pouvez maintenant remplacer le calque par un morceau de pellicule photographique (noir & blanc de préférence car plus facile à développer et moins onéreux). Attention : il faut préparer l’appareil dans le noir complet ! Placez un bouchon devant le petit trou. Il vous suffira de l’enlever une ou deux secondes, pour impressionner le film ! Conservez le bien dans le noir absolu, jusqu’à la cuve de développement.
Matériel : une boîte de conserve, du papier pelure (= papier de soie ou crépon), un morceau de miroir brisé, une lampe de poche, un carré de papier.
Pour vérifier que les sons sont des ondes qui se déplacent dans l’air, voici un petit montage très simple et étonnant. Prenez une vieille boîte de conserve n’ayant plus de couvercle et découpez un trou dans le fond, en laissant une couronne de 2 à 3 cm. Collez sur cette couronne un cercle de papier pelure et fixez dessus, à l’extérieur - mais pas au centre ! -, un petit morceau de 1 cm2 de miroir brisé. Si vous parlez maintenant dans la boîte, vous allez faire vibrer la membrane de papier. Et, au lieu de transformer ces ondes en signaux électriques pour vous entendre parler (système du micro) vous allez transformer les ondes sonores en signaux lumineux pour vous « voir parler ». Pour cela, demandez à un camarade d’éclairer avec une lampe de poche le miroir, et observer les mouvements de la tâche lumineuse créée par le rayon réfléchi, sur un petit écran de papier. Amusez-vous à faire varier le ton de votre voix
Électronique – Un galvanomètre maison –
Matériel : Un verre, 8 m de fil électrique, du vernis, un clou, un aimant, du fil, une pile.
Voici un petit appareil, très sensible, capable de détecter des courants si faibles, qu’ils ne pourraient pas allumer une petite ampoule ! Autour d’un grand verre à orangeade, enroulez 8 m de fil électrique bien serré, et laissez pendre de chaque côté environ 30 cm de fil. Passez du vernis sur la bobine ainsi créée, afin de bien coller les spires entre elles. Une fois sec, retirez le verre. Posez votre bobine sur un support munis, par exemple, de deux petites règles en bois, pour éviter qu’elle ne roule. Prenez maintenant un clou et un aimant. Frottez la pointe du clou, toujours dans le même sens (!) contre le pôle sud d’un aimant. Frottez ensuite la tête du clou, contre le pôle nord de l’aimant, dans le sens contraire que précédemment. Suspendez le clou, par le milieu, à un petit fil et attachez ce dernier à la dernière spire de la bobine, de façon à ce que le clou pende au centre. Si vous faites passer un courant dans la bobine (vieille pile, par exemple, ou “pile à fruit” décrite ci-contre), vous constaterez que le clou pivote instantanément et se place parallèlement au fil électrique !
NB : vous pouvez remplacer le clou par une petite boussole.
Physique – Des moteurs de bateaux –
Et, puisque c’est l’été, voici quelques idées pour réaliser des petits “moteurs” pour engins flottants…
Matériel pour le bateau : deux bouteilles en plastique avec leur bouchon, une plaque de bois ou de carton épais, du fil.
• Moteur à eau
Matériel : une troisième bouteille, une paille, de la colle.
Prenez deux bouteilles de plastique, vides et bouchées qui serviront de “flotteurs”. Avec des petits fils, fixez dessus une petite plaque de bois ou de carton très épais : le “pont”. Sur ce dernier, fixez maintenant une bouteille coupée par le milieu. Dans le bas de cette bouteille, percez un petit trou et, après avoir mis de la colle, insérez dedans une paille à boire. Inclinez la paille, de façon à ce qu’elle s’incline vers le bas, avec un angle d’environ 6O°. Remplissez maintenant la demi-bouteille avec de l’eau (en tenant bouché le bout de la paille avec le doigt). Posez le radeau sur le bassin d’eau où vous allez le tester. L’eau, en s’écoulant de la demie bouteille, va pousser le bateau et vous allez le voir avancer !
• Moteur à air
Matériel : un ballon de baudruche, une paille.
Le principe est assez voisin du précédent. Mais cette fois, vous allez remplacer la demi-bouteille d’eau par un ballon de baudruche. Il vous faudra cette fois fixer une paille suffisamment longue, pour que son extrémité se trouve sous la surface de l’eau. L’air que vous aurez insufflé dans le ballon, en s’échappant, va propulser le bateau. Attention, ça part vite !
• Moteur à vapeur
Matériel : Un tube en métal bouché des deux côtés, de l’eau. Chauffage : bougie + allumettes.
Cette fois, nous allons utiliser un moteur plus performant, qui va fonctionner à la vapeur d’eau. Prenez un tube en métal dont vous pouvez boucher les deux côtés (certains tubes de comprimés « anciens » sont parfaits pour cela), et fixez-le sur le pont, de façon à ce qu’il se trouve à 6 ou 7 cm au-dessus de ce dernier. Vous aurez pris soin, au préalable, de percer un petit trou à l’arrière du tube (dans le haut du fond) et de le remplir d’eau. Il vous suffit maintenant de placer sous le tube un morceau de bougie et d’enflammer la mèche. L’eau va chauffer et former de la vapeur qui va s’échapper et propulser le bateau. Attention, ne prenez pas le tube à pleine main ! Il est devenu très chaud !
À l’aide de ces trois principes, vous pouvez maintenant imaginer des foules d’applications comme, par exemple, actionner un moulin…
Bonne amusement et bonnes vacances !
CLIN D'OEIL
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