PRêts au Décollage !
Objectifs: Construire un moteur-fusée, faire décoller une fusée et prélever des données de vol à distance
Cycles d'apprentissage: 2e et 3e cycles du primaire et 1er cycle du secondaire
Compétences du 21e siècle: Résolution de problème, pensée informatique
Progression des apprentissages en S et T:
Transformation de la matière
Cycles d'apprentissage: 2e et 3e cycles du primaire et 1er cycle du secondaire
Compétences du 21e siècle: Résolution de problème, pensée informatique
Progression des apprentissages en S et T:
Transformation de la matière
- Démontrer que des changements physiques (réaction acide-base) modifient les propriétés de la matière.
- Décrire différentes formes d'énergie.
- Identifier des sources d'énergie dans son environnement (réaction chimique).
- Décrire des situations dans lesquelles les humains consomment de l'énergie.
- Décrire des transformations d'énergie d'une forme à une autre.
- Décrire l'attraction gravitationnelle sur un objet.
- Reconnaître différentes manifestations de la pression.
- Effets d'une force sur la direction d'un objet. Identifier les manifestations d'une force.
- Décrire comment une force agit sur un corps.
- Décrire l'effet d'une force sur un matériau ou un structure.
- Tracer et découper des pièces dans divers matériaux à l'aide des outils appropriés.
- Utiliser des modes d'assemblage appropriés.
- Utiliser les outils appropriés permettant une finition soignée.
1. Amorce
Cercle de lecture
Annie et son père Éric voyagent dans le cosmos grâce à un ordinateur super-puissant qui leur ouvre des portes dans l'espace. Lorsque Georges découvre ses nouveaux voisins au hasard d'une visite dans le voisinage, il est loin de se douter à quel point sa vie va être chamboulée. Georges et les secrets de l'univers (2007) est le premier roman issu d'une collaboration entre Lucy Hawking et son regretté père, le physicien et cosmologiste Stephen Hawking. Dans ces romans de science-fiction, le lecteur de 9 à 12 ans s'informe sur les planètes et autres corps célestes au fur et à mesure qu'évolue l'intrigue. En sous-équipes de 4-5 individus, les élèves échangent sur leurs découvertes au sein de cercles littéraires. Placés devant le défi technologique de construire un moteur-fusée, les élèves échangent leurs idées afin de déterminer la meilleure réaction qui permettra de faire décoller la fusée.
Annie et son père Éric voyagent dans le cosmos grâce à un ordinateur super-puissant qui leur ouvre des portes dans l'espace. Lorsque Georges découvre ses nouveaux voisins au hasard d'une visite dans le voisinage, il est loin de se douter à quel point sa vie va être chamboulée. Georges et les secrets de l'univers (2007) est le premier roman issu d'une collaboration entre Lucy Hawking et son regretté père, le physicien et cosmologiste Stephen Hawking. Dans ces romans de science-fiction, le lecteur de 9 à 12 ans s'informe sur les planètes et autres corps célestes au fur et à mesure qu'évolue l'intrigue. En sous-équipes de 4-5 individus, les élèves échangent sur leurs découvertes au sein de cercles littéraires. Placés devant le défi technologique de construire un moteur-fusée, les élèves échangent leurs idées afin de déterminer la meilleure réaction qui permettra de faire décoller la fusée.
2. Élaborer quelques hypothèses autour des moteurs-fusées
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Moteur-fusée alimenté pas de l'eau et une pompe à vélo
Moteur-fusée alimenté par la réaction du Mentos et du Coca
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Moteur-fusée alimenté pour une réaction acide-base
Moteur-fusée alimenté par la réaction du Mentos et du Canada dry
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3. CONSTRUIRE UN MOTEUR-FUSÉE
Les élèves travaillent en équipe de 2 ou 3 participants. Chaque équipe reçoit un contenant de 2 litres de boisson gazeuse. Les élèves doivent choisir le nombre d'ailerons et élaborer le design de ceux-ci. Les ailerons sont tracées dans du plastique léger et résistant comme celui des contenants de boissons gazeuses. L'assemblage se fait à l'aide d'un pistolet colleur et de la colle chaude en bâton.
Avec une découpe laser (facultatif):
Nous avons enseigné à nos élèves comment utiliser le logiciel Adobe Illustrator. Ils ont pu facilement tracer leurs ailerons en définissant d'abord la forme et la dimension. Puis, ils ont calculé la distance entre chaque aileron et ont tracé une ceinture pour faciliter l'installation des ailerons au pistolet colleur. Chaque équipe nous a envoyé son fichier et nous avons pu tracer les ailerons sur une feuille d'acrylique rouge de grand format d'une épaisseur de 3 millimètres. Les ceintures ont été découpées dans du carton d'une épaisseur standard. Nous avons imprimé en moyenne 4-5 ailerons par fusée. 12 fusées ont été fabriquées. Coûts estimés: 1,50$ par équipe pour découper les ailerons dans une feuille d'acrylique.
Avec une découpe laser (facultatif):
Nous avons enseigné à nos élèves comment utiliser le logiciel Adobe Illustrator. Ils ont pu facilement tracer leurs ailerons en définissant d'abord la forme et la dimension. Puis, ils ont calculé la distance entre chaque aileron et ont tracé une ceinture pour faciliter l'installation des ailerons au pistolet colleur. Chaque équipe nous a envoyé son fichier et nous avons pu tracer les ailerons sur une feuille d'acrylique rouge de grand format d'une épaisseur de 3 millimètres. Les ceintures ont été découpées dans du carton d'une épaisseur standard. Nous avons imprimé en moyenne 4-5 ailerons par fusée. 12 fusées ont été fabriquées. Coûts estimés: 1,50$ par équipe pour découper les ailerons dans une feuille d'acrylique.
4. Programmation avec Micro:bit
Pour prélever des donner de vol après le décollage, nos élèves ont introduit un émetteur Micro:bit dans la coiffe de la fusée. Nous avons utilisé un dispositif de pile à montre pour alimenter la carte Micro:bit en électricité. Contrairement au dispositif de pile vendu par le fournisseur qui est alimenté par deux piles AAA, celui que nous avons choisi est plus léger et se dissimule facilement dans la partie supérieure de la fusée.
Sur l'interface web de codage de Micro:bit, nous avons d'abord programmé l'accéléromètre. Ainsi, nous avons défini un groupe de radio fréquence (1), puis choisi la puissance de transmission (7 sur une possibilité de 7) afin d'assurer une bonne réception des données une fois que la fusée que sera en vol. Ensuite, en fonction de la position que nous avons privilégiée pour la carte Micro:bit dans la coiffe de la fusée, nous avons programmé l'accéléromètre pour qu'il génère des données dans l'axe "z". Enfin, nous avons téléchargé le programme dans la carte Micro:bit.
Comme une carte Micro:bit dispose d'une fenêtre de 25 lumières DEL (5 lumières x 5 lumières) pour communiquer des données, nous avons d'abord tenté de programmer une carte Micro:bit de réception, mais le temps nécessaire pour afficher les données sur la fenêtre de 25 lumières DEL ne permettait pas de recueillir les données sur l'accélération au moment du décollage. Nous nous sommes donc tournés vers notre ordinateur. Malheureusement, Micro:bit n'ayant pas de traceur de graphique intégré, nous avons dû télécharger l'application Arduino. Pour la carte de réception Micro:bit (branchée dans le port de notre ordinateur portable), nous avons défini la fréquence radio dans laquelle diffuse l'émetteur de la fusée: 1. Puis, nous avons redirigé l'information vers le port USB et demandé de transmettre les données d'accélération dans l'axe des "y". Enfin, nous avons téléchargé le programme sur notre carte Micro:bit. Les données recueillies par les élèves ont permis de mesurer entre 2 et 3 fois la force G lors du décollage !
Sur l'interface web de codage de Micro:bit, nous avons d'abord programmé l'accéléromètre. Ainsi, nous avons défini un groupe de radio fréquence (1), puis choisi la puissance de transmission (7 sur une possibilité de 7) afin d'assurer une bonne réception des données une fois que la fusée que sera en vol. Ensuite, en fonction de la position que nous avons privilégiée pour la carte Micro:bit dans la coiffe de la fusée, nous avons programmé l'accéléromètre pour qu'il génère des données dans l'axe "z". Enfin, nous avons téléchargé le programme dans la carte Micro:bit.
Comme une carte Micro:bit dispose d'une fenêtre de 25 lumières DEL (5 lumières x 5 lumières) pour communiquer des données, nous avons d'abord tenté de programmer une carte Micro:bit de réception, mais le temps nécessaire pour afficher les données sur la fenêtre de 25 lumières DEL ne permettait pas de recueillir les données sur l'accélération au moment du décollage. Nous nous sommes donc tournés vers notre ordinateur. Malheureusement, Micro:bit n'ayant pas de traceur de graphique intégré, nous avons dû télécharger l'application Arduino. Pour la carte de réception Micro:bit (branchée dans le port de notre ordinateur portable), nous avons défini la fréquence radio dans laquelle diffuse l'émetteur de la fusée: 1. Puis, nous avons redirigé l'information vers le port USB et demandé de transmettre les données d'accélération dans l'axe des "y". Enfin, nous avons téléchargé le programme sur notre carte Micro:bit. Les données recueillies par les élèves ont permis de mesurer entre 2 et 3 fois la force G lors du décollage !
(Émetteur)
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(Récepteur)
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Référence:
Gagnier, S. (2018). Découvrir le cosmos avec Georges, Annie et Éric "Attention : 3, 2, 1... décollage!" Le Pollen (27), 324-328.
Gagnier, S. (2018). Découvrir le cosmos avec Georges, Annie et Éric "Attention : 3, 2, 1... décollage!" Le Pollen (27), 324-328.