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Du mouvement au courant: Un mixer de laboratoire ... explore

...explore: Le tourbillon d'eau dans un verre

Grâce à l'énergie électrique, tu peux créer un spectaculaire tourbillon d'eau avec ton mixer de laboratoire que tu auras construit toi-même.

	Pour les chimistes, ce type de mixer est un outil de tous les jours : un aimant rotatif fait tourner un "poisson" magique dans un verre de liquide, mélangeant le liquide de façon homogène.
	Construis ton propre mixer de laboratoire
	Pour le mixer de laboratoire, tu as besoin de la centrale à manivelle et de la station de conversion d'énergie. Retire deux aimants et des morceaux de ruban adhésif de la station de convertion d'énergie.
	Matériel 1) Feuille de calcul explore-it 2) Ruban adhésif double face 3) Tube en silicone 4) 1 roue d'engrenage verte 5) 2 aimants 6) Baguette en mousse dure
	Prends un verre mince et assez haut. Le verre doit être muni d'un bouchon à vis (pot de confiture, pot à conserves). La jarre illustrée mesure environ 11 cm de haut et a un diamètre d'environ 7 cm. Veille à ce que rien sur ta table de travail ne puisse être endommagé par l'eau. Prépare un chiffon.
	Coupe un morceau de ruban adhésif double face de 0.5 cm de large.
	Colle le ruban adhésif double face au milieu de la roue dentée verte sur le bloc de mousse dure. Colle un aimant au milieu de la bande.
	Coupe 4 morceaux de mousse dure de 3 cm de long. Sers-toi du couteau que tu as utilisé lors de la construction de la station de convertion d'énergie. Déplace le couteau d'avant en arrière avec peu de pression et coupe la baguette d'environ un tiers. Tourne la baguette de 90 degrés et coupe-la à nouveau d'environ un tiers. Répète cette procédure. A la quatrième coupe, tu coupes la baguette jusqu'au bout (film).
	Coupe deux morceaux de ruban adhésif double face de 1 cm de large. Coupe les en deux pour obtenir quatre morceaux de taille égale.
	Colle les morceaux de ruban adhésif double face sur les côtés carrés des morceaux de mousse dure.
	Colle les quatre morceaux de mousse dure sur la plaque de base. Les coins des morceaux de mousse dure touchent les bords de la plaque de base au milieu.
	Depuis le haut, tu peux facilement voir où les morceaux de mousse dure sont collés sur la plaque de base.
	Coupe un morceau de tuyau en silicone de 2 cm. Insère la fiche du câble noir et bleu dans la pièce en silicone (voir flèche). Vérifie que les fiches des câbles rouges sont reliées par l'aimant. Ton mixeur de laboratoire est maintenant prêt à lêmploi.
	Tourbillon d'eau dans un verre Remplis le verre d'eau. Place un aimant dans le verre et ferme-le. Place le verre sur les quatre morceaux de mousse dure.
	Tourne la roue motrice de ta centrale à manivelle. Fais-le tourner en continu jusqu'à ce que tu puisses voir un tourbillon (vortex) dans l'eau. Essaye d'amener le tourbillon au fond du verre. Cela créera une forme fascinante avec des torsions en spirale.
	Peux-tu aussi déplacer le tourbillon vers le milieu du verre?
	Parviens-tu à faire en sorte que des bulles d'air individuelles se libèrent et soient tirées vers le bas?
	Que se passe-t-il si tu changes le sens de la rotation? Fais différents types d'expériences jusqu'à ce que tu comprennes l'effet de l'aimant en rotation dans l'eau.

Du mouvement au courant: Un mixer de laboratoire ... explore

Tu n'as pas besoin de répondre à toutes les questions suivantes mais elles doivent éveiller ta curiosité et te préparer à utiliser un mixer de laboratoire confectionné par tes soins. Il te servira pour différentes expériences en mixant des éléments avec de l'eau.

... explore: Le vortex de l'eau

	Dans les cours d'eau naturels, il peut arriver que des tourbillons se forment mais c'est rare . De même, des tourbillons peuvent aussi se produire lors de rétentions d'eau causés par des barrages naturels (per ex.: castors) ou par des barrages construits par l'homme. C'est pourquoi, il faut faire preuve de grande prudence lors de baignades.
	Question: Comment doit-on se comporter lorsqu'on est aspiré par un vortex ?
... explore: La flottabilité dans l'eau Peut-être as-tu déjà remarqué que lorsque tu nages dans la mer, tu dois utiliser moins de force pour rester à la surface de l'eau. Les nageurs de la mer morte ont encore plus de flottabilité. Là-bas, la lecture de journal est possible sans aucun mouvement.
	Question: Pourquoi est-il possible de s'allonger dans la Mer Morte sans nager ?

...explore : Le sel magique

En cuisinant, tu as probablement déjà remarqué que le sel que tu mets dans l'eau disparaît soudainement.

Question :
Où se trouve le sel si tu le mets dans l'eau et que tu attends un moment ?

Du mouvement au courant: Centrale électrique à manivelle ... explore

... explore: Produire de l'électricité d'une seule main - centrale électrique

Ce que tu sais déjà: Chaque moteur électrique transforme l'énergie électrique en mouvement (= énergie méchanique). Pour ce faire, le moteur a besoin d'électricité. C'est le courant (électrique) qui met l'axe du moteur en mouvement.

Est-ce que ça fonctionne à l'envers? Le moteur peut-il également produire de l'électricité? Si tu tournes rapidement l'axe du moteur électrique, celui-ci crée du courant et allume la LED (ampoule) pour un court instant. A ce moment-là, le moteur électrique est un générateur, car il génère de l'électricité!
Le générateur est l'inverse du moteur électrique: chez le générateur l'axe est en mouvement et le moteur transforme l'énergie méchanique (= énergie cinétique ou énergie du mouvement) en électricité: chaque moteur électrique peut ainsi aussi devenir un générateur.
C'est justement ce savoir qui va être utilisé pour construire ta centrale électrique manuelle !

	Construis ta centrale électrique à main Pour la construction procède de la manière suivante: Support d'équipement et fixation du moteur (pièces noires et violettes) Roue motrice (disque en carton avec manivelle) Installation de la roue motrice Dispositif de compression (élastique) Contrôle de fonctionnement
	Matériel 1) 2 épingle 2) 1 punaise 3) 1 élastique 4) Moteur électrique avec LED 5) 3 roues dentées rouges 6) 1 roue dentée verte 7) Tuyau en silicone 8) 2 disques en carton
	Matériel 1) 1 papier quadrillé et gradué 2) 1 ruban adhésif double face 3) 1 feuille à double paroi 4) 1 bloc en mousse rigide 5) 1 baguette ronde en bois de 3mm (baguette pour brochettes)
	Support d'équipement et fixation du moteur Coupe la feuille à double paroi au 8ème compartiment. Tu obtiens de cette manière une feuille à double paroi avec 7 compartiments. Répète le processus pour obtenir deux feuilles à double paroi.
	Prends le ruban adhésif double face. Marque un trait pour avoir un morceau de 5mm et découpe-le. Fabrique 2 bandes de 0,5 cm et une bande de 2,5 cm.
	Colle le ruban adhésif double faces de 0,5 cm au milieu d'une des deux feuille à double paroi.
	Colle la deuxième feuille à double paroi sur la surface extérieure de la première. C'est le socle du moteur.
	Colle le ruban adhésif double face de 2,5 cm au milieu des feuilles à double paroi. Enlève le film protecteur.
	Place le moteur au milieu, sur les feuilles à double paroi, de sorte que les cables soient orientés vers le côté. Appuie fermement le moteur sur le ruban adhésif double face. Les feuilles à double paroi peuvent être légèrement pressées l'une contre l'autre.
	Prends un morceau de 5 cm de ruban adhésif normal. Colle-le sur le boîtier du moteur. Attention: Le ruban adhésif ne doit en aucun cas toucher l'axe du moteur. Tire le ruban adhésif vers le bas, sur le côté du moteur. Tends-le et colle-le sous la feuille à double paroi. Fais la même chose pour le côté opposé.
	Découpe un morceau de papier à double paroi de 12,5 cm de long. C'est la plaque de base.
	Colle un morceau de ruban adhésif double face de 0,5 cm au milieu de la partie inférieure du socle. Enlève le film protecteur.
	Colle le socle avec le moteur sur l'extremité de la plaque de base. Klebe den Sockel mit dem Motor bündig an das eine Ende der Grundplatte. Attention: Si tu es droitier, les câbles vont vers la droite (comme sur l'image) et si tu es gaucher vers la gauche.
	Prends un morceau de ruban adhésif (normal) de 5cm de long. Colle-le à côté du moteur sur le socle. Colle le ruban adhésif sur le bord du socle jusqu'au dessous de la plaque de base. Reproduis le même procédé sur le côté opposé.
	Prends un morceau de ruban adhésif (normal) de 5 cm de long. Colle-le sur le boîtier du moteur. Attention: Le ruban ne doit pas toucher l'axe du moteur. Colle le ruban sur le côté du moteur, tire-le dessous la plaque de base et colle-le.
	Colle deux morceaux de ruban adhésif double face de 0,5 cm sur le morceau rectangulaire de mousse rigide. Enlève le film protecteur.
	Colle la mousse rigide sur la plaque de base.
	Fixe la mousse rigide avec du ruban adhésif (normal) sur la plaque de base. Entoure avec du ruban adhésif normal les deux extrémités de la mousse rigide et de la plaque de base.
	Roue motrice Coupe une baguette en bois à 6 cm (pointe comprise) et une à 3,5 cm.
	A l'aide de 3 épingles, fabrique-toi un dispositif auxiliaire afin de pouvoir coller les disques exactement les uns sur les autres. Pose un disque en carton sur la mousse rigide de forme rectangulaire. Un angle du rectangle en mousse n'est plus visible. Insère 3 épingles dans la mousse jusqu'à leur moitié. Attention: Les épingles doivent être insérées verticalement et doivent toucher le disque en carton.
	Colle un morceau de ruban adhésif double face de 5 mm de large sur le disque en carton. Place-les entre les deux cercles. Colle un morceau de ruban adhésif de 2,5 cm de large au milieu du disque.
	Prends le deuxième disque et tiens-le juste sur le premier. Il doit aussi toucher les 3 épingles. Descends le deuxième disque sur le premier et appuie fort.
	Enlève les épingles. Pose la roue motrice au milieu de la mousse rigide. Perce un trou au milieu de la roue motrice avec une punaise.
	Enfonce la baguette en bois de 6 cm de long dans la roue motrice.
	Retourne la roue motrice et utilise le couteau pour découper le surplus de la baguette qui dépasse. Place le couteau à plat sur la roue motrice et coupe la baguette de bois en effectuant des mouvements de va et vient.
	Colle 8 courts morceaux de ruban adhésif en croix sur le disque en carton. De cette façon, tu renforces la roue motrice, car le plastique du ruban adhésif est très résistant.
	Perce à nouveau le trou avec l'épingle et la baguette en bois.
	Montage de la roue motrice sur le support d'équipement Place la roue motrice au milieu de la plaque de mousse rigide. La roue motrice doit toucher légèrement l'axe du moteur. Perce avec la baguette un repère dans la mousse rigide.
	Colle 8 petits morceaux de ruban adésif en croix sur le bloc en mousse rigide. De cette manière, tu renforces le bloc de mousse rigide, car le plastique du ruban adhésif est très résistant.
	Place le disque au milieu du bloc de mousse rigide. La roue motrice doit toucher légèrement l'axe du moteur. Insère l'épingle dans le trou de la roue motrice et perce la couche de ruban adhésif.
	Place la baguette de 6 cm sur une table avec la pointe dirigée vers le haut. Mets la roue dentée rouge dessus (la petite roue dentée sur le dessus). Pousse-la tout en bas. Tire la roue dentée rouge en arrière jusqu'à ce qu'elle tienne encore sur le bout de la baguette.
	Enfonce la baguette avec la roue dentée rouge dans le trou de la roue motrice. Fais attention à ce que la roue dentée rouge repose à plat sur le disque en carton. Enfonce la baguette à l'aide d'une roue dentée verte à travers la mousse rigide jusqu'à ce que la pointe de la baguette touche la table.
	Retourne le tout. Tiens tout l'appareil de façon à ce que les pouces soient sur la feuille à double paroi. Place la baguette sur la table. Appuie avec tes pouces sur la feuille noire à double paroi et pousse-la vers le bas jusqu'à ce que le bout de la baguette atteigne le plastique noir et qu'elle ne puisse pas aller plus loin.
	Mets une roue dentée sur la baguette et appuie-la sur la feuille noire à double paroi. Coupe la baguette au-dessus de la roue dentée. La meilleure façon d'y parvenir est d'utiliser des ciseaux pour faire une forte entaille autour de la baguette puis de la casser.
	Colle un morceau de ruban adhésif double face de 2.5 cm de large sur une roue dentée rouge.
	Colle la roue dentée sur la roue motrice. La roue dentée doit se trouver à environ 0.2 cm du bord de la roue motrice. Insère le baguette de bois de 35 mm de long dans la roue dentée.
	Dispositif de compression Insère une épingle dans la mousse rigide des deux côtés. Les épingles doivent se trouver à environ 3 cm de le bord. Etends l'élastique d'une épingle à l'autre en passant autour du moteur.
	Contrôle de fonctionnement Tourne la manivelle. Grâce à la roue motrice, tu peux maintenant créer de l'électricité en permanence. Si la LED ne s'allume pas dans les deux sens de rotation, c'est qu'il peut y avoir des fils fins qui vont d'un câble à l'autre, ce qui provoque un "court-circuit". Assure-toi que les fils fins soient bien fixés au pied de la LED.
	Si la LED clignote lorsque la manivelle est tournée, c'est que l'axe du moteur n'est pas assez appuyé contre les disques. Dans ce cas, déplace une épingle quelques milimètres plus loin sur un côté. Maintenant, la LED allumée te montre que tu peux produire ta propre électicité avec ta centrale électrique manuelle.

Du mouvement au courant: Centrale électrique à manivelle ... explore

Les trois phénomènes "friction", "compression" et " transmission" sont importants pour un bon fonctionnement de la centrale électrique à manivelle.
... explore: La friction
	Tu sais sûrement à quel point il est important d'avoir une bonne semelle de chaussure en hiver. Les creux dans la semelle assurent une plus grande friction entre la chaussure et le sol. Le frottement joue également un rôle important dans ta centrale à manivelle.
	Enlève le tuyau en silicone de l'axe du générateur. Essaye de produire de l'électricité de cette manière.
Conclusions possibles : L'axe du moteur génère plus de friction avec le tuyau en silicone. Il transfère donc mieux l'énergie cinétique (du mouvement) de la roue motrice à l'axe du générateur, qui est à ce moment-là sans énergie. Attention : Si le tuyau en silicone touche le boîtier du générateur, il y a un frottement qui entrave (empêche) la rotation de l'axe du générateur.
... explore: La compression
	Pour pouvoir diriger, tu dois pousser ta roue dans les creux de la Pumptrack. C'est la seule façon de garder les roues au sol et de pouvoir faire des virages. Lors d'un saut, le véhicule vole tout droit. Dans la centrale à manivelle, l'axe du générateur est pressé contre la roue motrice par un élastique. De cette manière résulte toujours assez de friction pour que la centrale à manivelle fonctionne correctement.
	Retire l'élastique et réduit ainsi la compression Ta LED s'allume-t-elle toujours aussi bien qu'avant ?
Conclusions possibles: Grâce à l'élastique, tu peux optimiser la friction entre les pièces rotatives, l'axe du générateur et la roue motrice. Si la pression de contact est trop faible, la centrale à manivelle ne produira pas d'électricité de manière fiable, et si la compression est trop élevée, la transmission (vers le moteur) sera freinée, voire endommagée.
... explore: La boîte de vitesses et transmission
	Pour que ton générateur puisse créer de l'électricité, il doit tourner à une vitesse suffisante. Tu as sûrement remarqué que c'est quelque chose qui ressemble à un vélo.
	Tu pourrais, par exemple, faire fonctionner le générateur avec un morceau de mousse rigide. Pour produire de la lumière plus longtemps, il faut cependant continuer à repositionner le bâton de mousse rigide: il faut glisser l'axe du moteur sur la longueur de la mousse rigide.
	La roue est une invention ingénieuse: avec une roue, tu as une distance infinie à ta disposition ! A chaque rotation de la roue motrice, l'axe du générateur glisse sur toute la longueur de la circonférence de la roue. A chaque tour, tout recommence.
	L'inventrice de ce vélo y a probablement pensé et a disposé des chaussures tout autour :-)
	Fais une marque sur le tuyau en silicone. La marque peut être faite avec un stylo à bille, par exemple. Découvre quel est le rapport de transmission entre la roue motrice et l'axe du générateur. Pour cela, il te faut compter combien de tours fait l'axe du générateur lorsque la roue motrice tourne une fois.
Conclusions possibles : Une étudiante a compté 24 rotations de l'axe du générateur pendant une rotation de la roue motrice. Sa centrale électrique à manivelle a un rapport de transmission de 1 à 24. Qu'est-ce que tu en conclus ? La roue motrice et l'axe du générateur forment ensemble une boîte à vitesses. La faible vitesse de la roue motrice se traduit par une vitesse élevée de l'axe du générateur. . *Tâche supplémentaire pour les mathématiciensnes vifs/vives**
	Pour les voitures équipées d'un moteur à combustion, tu trouves un affichage rpm. "rpm" est une abréviation du terme anglais "revolutions per minute", ce qui veut dire "tours par minute". Tu as sûrement remarqué que la diode qui émet de la lumière ne commence à s'allumer que lorsque le nombre de tours de la roue motrice atteint un certain niveau.
	Compte combien de tours par minute (tr/min) le générateur de ta centrale à manivelle a besoin pour allumer la LED blanche. Combien de tours par minute la LED rouge a-t-elle besoin?
Conclusions possibles: Un étudiant a observé qu'il doit tourner la roue motrice 60 fois par minute pour que la LED blanche s'allume. Comme son engrenage a un rapport de 1:24, l'axe du générateur tourne 24 fois plus vite et a donc 1440 tr/min (60x24 rpm = 1440 rpm). Pour que la LED blanche s'allume, le générateur a besoin de 1440 tours/minute. Combien y en a-t-il avec le voyant rouge ?