Mon hand-spinner Zelda maison

Fabriquer un hand-spinner avec presque rien !

Un hand-spinner aux allures de triforce Zelda. L'idée vient de là

Tout d'abord, il faut réunir le matériel à la maison :

• une feuille de papier blanc assez épais, crayon de bois, feutres, règle et compas, ciseaux
• deux épingles pour tableau
• de la colle forte, type superglu
• trois pièces de 1 centime d'euro
• un briquet (et Papa)

Je commence par tracer un triangle équilatéral de 12 cm de côté. Je divise ce triangle en 4 triangles de 6 cm de côté : en les découpant puis en les collant superposés 2 à 2, j'obtiens plus d'épaisseur.

C'est le moment pour la déco !

Sur l'un de ces triangles, je fixe à l'aide de Papa les pièces de 1 centime comme ceci.

Trois points de colle pour fixer le deuxième triangle.

Je perce le centre avec l'une des épingles que je fais un peu jouer pour que ça tourne après.

Je chauffe la pointe d'une épingle et avec les ciseaux, je retire la partie métallique : la partie plastique permettra de protéger la pointe de l'épingle qui dépasse. Je chauffe la pointe de l'épingle plantée dans le triangle et j'y enfiche la partie plastique de l'épingle démontée.

Et voilà !

On tourne !

Ce curieux objet, c'est le radiomètre de Crookes. Une fine ampoule de verre dans laquelle le vide a été fait ; à l'intérieur, quatre ailettes sur un axe. Chaque ailette a une face peinte en noire et l'autre est argentée.

Et ça tourne...

 source : Wikipedia

Comment ça tourne ?
La face noire semble pousser la face argentée.

Pourquoi ça tourne ?

Les ailettes tournent d'autant plus vite que la lumière qui les éclaire est forte : on peut penser que la lumière chauffe la face noire et que ça crée un mouvement à cause de la chaleur. Le vide à l'intérieur n'est pas total et l'air restant, chauffé au niveau des ailettes noires, les pousse.

Mais ce n'est peut-être pas si simple...

En effet, les ailettes se mettent à tourner en l'absence de lumière si l'on pose sa main sur l'ampoule.

Et autre chose étrange, des scientifiques ont montré que si le vide était plus poussé, la rotation pouvait être inversée... Même Albert Einstein s'est intéressé à ce dispositif, c'est dire.

Personnellement, j'aime bien le regarder, sans nécessairement y chercher une explication. D'ailleurs, peut-être plusieurs seraient nécessaires.

L'oeuf dans la bouteille

L’œuf dans la bouteille

Comment faire rentrer un œuf dur dans une bouteille ?
Rien de plus simple : en faisant brûler un morceau de papier dans la bouteille et en plaçant l’œuf sur le goulot !

Merci à J. Cattelin ;-)

Le coin de Papa
Le papier qui brûle provoque une dilatation de l'air dans la bouteille ; lorsque le papier s'éteint, l'air refroidit et se rétracte : le récipient étant bouché par l’œuf, la pression interne diminue, et c'est la pression atmosphérique supérieure qui prend le dessus : l’œuf n'est pas aspiré, il est poussé par l'air ambiant !

Pour les plus malins : comment faire ressortir l’œuf de la bouteille ?
Une astuce toute bête, si vous avez compris comment l'oeuf est rentré. L'idée est de produire du gaz dans la bouteille puis de la retourner pour que le gaz produit pousse l'oeuf ! La production de gaz peut se faire avec un bout de craie et du vinaigre, par exemple.

Casser un bout de bois avec une feuille de journal

Comment casser un bout de bois avec une feuille de journal ?

Le poids de l'information est considérable dans notre Société : nous allons en faire la preuve.
On dépose un bout de bois sur le coin d'une table que l'on recouvre ensuite d'une feuille de journal : on tape ensuite sur le bout de bois qui dépasse.

Merci à J. Cattelin ;-)

Le coin de Papa
Nous l'oublions souvent, mais nous vivons dans l'air. Or, l'air exerce sur nous une force pressante extrêmement puissante, équivalent au poids de plusieurs voitures qui nous écraseraient ! Pourquoi ne ressent-on rien ? Tout simplement parce que cette force est partout et agit en tout sens.
Cette force s'exerce sur le papier journal et est d'autant plus grande que sa surface est importante : c'est cette force qui appuie également sur le bout de bois sous le journal, de sorte que lorsqu'on tape sur le bout de bois, il casse au niveau du coin de la table !

Court-circuit électrique

L'électricité, ça peut être dangereux...

On branche une ampoule sur une pile : ça s'allume !

On branche trois ampoules les unes à la suite des autres aux bornes de la pile : ça s'allume, mais les ampoules brillent moins fort, comme si la lumière était partagée entre les trois.

Si on remplace une ampoule par un fil, les deux ampoules qui restent brillent un peu plus fort (la lumière est partagée entre les deux ampoules).

Maintenant, on remplace un fil par de la paille de fer entre deux pinces crocodile. Si on remplace 2 ampoules par un fil, l'ampoule restant brille très fort (comme si elle était toute seule, évidemment !).
Si on remplace les 3 ampoules par un fil, c'est la catastrophe : la laine de fer brûle !!

merci et amitiés à J. Cattelin ;-)

Le coin de Papa
En fait, la pile a 2 bornes différentes, une + et une -. Son rôle est de faire bouger les électrons du circuit et de créer un courant électrique. Ce courant peut rencontrer des obstacles sur sa route qui lui offrent une certaine résistance : c'est le cas d'une ampoule. Si elle s'allume, c'est que le petit filament à l'intérieur chauffe, comme tout fil soumis à l'électricité. Pour ne pas qu'un fil brûle, il ne faut pas qu'il soumis à un courant trop fort. Avec plusieurs obstacles, le courant est moins fort, les ampoules brillent donc moins. Sans obstacle, le courant est trop fort pour la paille de fer qui s'enflamme instantanément.

Le volcan

Du bicarbonate de sodium alimentaire, du vinaigre, et c'est parti pour un joli débordement mousseux ! Personnellement, quand ça s'arrêtait, je n'avais qu'une envie : rajouter du bicarbonate ou du vinaigre pour que ça continue !

Le coin de Papa
Un joli modèle de volcan effusif...
Le bicarbonate de sodium NaHCO₃ réagit avec l'acide acétique CH₃COOH pour libérer du dioxyde de carbone CO₂, gaz responsable des bulles et de la mousse formée. C'est une réaction acide-base que l'on utilise fréquemment au lycée, par exemple pour illustrer la notion de stœchiométrie.
Ci-dessous, les récipient réactionnels ont été coiffés de ballons de baudruche. Tous contenaient 1,7 g de bicarbonate mais des volumes de vinaigre différents : de 10 à 30 mL par pas de 5 mL, de droite à gauche évidemment ! L'expérience peut même être quantifiée à l'aide d'un pressiomètre...

La bouteille bleue

Le mélange magique est le suivant, pour 100 mL d'eau :

• 1 g de glucose
• 1 g de potasse ou de soude
• Quelques gouttes de bleu de méthylène

On bouche et on agite bien. La solution, initialement bleue, se décolore doucement. Si on agite de nouveau, la bouteille redevient bleue, et se décolore à nouveau !

 

Le coin de Papa
Si la bouteille est bleue, c'est à cause du bleu de méthylène... mais pourquoi se décolore-t-elle ?

Eh bien, c'est à cause de l'air (plus précisément du dioxygène) qui est enfermé entre le liquide et le bouchon : il est responsable de l'oxydation du glucose en milieu basique : cette oxydation s'accompagne de la réduction du bleu de méthylène et de sa décoloration.

Pourquoi se recolore-t-elle quand on agite ?

En agitant, on incorpore de l'air dans le liquide : le bleu de méthylène est à nouveau oxydé et bleu.

L'oiseau buveur

C'est un accessoire curieux que Papa était très fier de me montrer.
Il suffit de mouiller sa tête et de le placer près d'un verre d'eau et c'est parti pour plusieurs heures d'action...

Le coin de Papa
Ah, la nostalgie... J'ai découvert ce jouet en préparant l'agrégation (si si, c'est sérieux).
C'est en fait un moteur à eau , qui fonctionne grâce à l'évaporation de l'eau.
Le principe repose sur une différence de température entre le corps et la tête de l'oiseau.

Pour commencer, humidifiez le bec de l'oiseau. Cette eau, en s'évaporant, refroidit et contracte le gaz contenu dans la tête.
La pression du gaz dans la tête devient alors inférieure à celle du corps dont la température est restée celle de l'atmosphère environnante. Cette différence de température, et donc de pression, entre le corps et la tête de l'oiseau va entraîner une ascension de liquide : l'oiseau, déséquilibré, pique du bec vers le verre d'eau.
L'inclinaison à l'horizontal de l'oiseau égalise les pressions entre le corps et la tête : le liquide redescend vers le corps et entraîne le retour de l'oiseau, bec mouillé, dans sa position initiale. Le cycle peut recommencer, donnant l'illusion d'un mouvement de balancier perpétuel tant que le niveau d'eau dans le verre est suffisamment élevé. Attention également à réaliser cette expérience dans une atmosphère in saturée pour que l'eau du bec puisse s évaporer.

Le moteur Stirling, ou moteur à air chaud, repose sur le même principe que l'oiseau buveur : une différence de température. Il peut fonctionner grâce à n'importe quelle source de chaleur (nucléaire, biomasse, solaire) et même par la seule chaleur dégagée par la main 37° ! L'énergie thermique ainsi produite est convertie en travail, ce dont on peut se rendre compte par la mise en marche de la roue. Ce moteur à combustion externe a de nombreux avantages : en plus d'être indépendant du carburant, il est silencieux et son rendement est supérieur à celui des moteurs à explosion. Actuellement, il est principalement utilisé pour les générateurs de satellites, les pompes à chaleur, les appareils frigorifiques et les groupes électrogènes... seulement !?

Feu chimique

Une pastille de permanganate de potassium et quelques gouttes de glycérol...

Le coin de Papa
Il s'agit d'une oxydation, celle du glycérol par les ions permanganate. Chose remarquable, la flamme n'apparaît pas instantanément : la réaction produit de la chaleur et c'est cette dernière qui provoque l'emballement jusqu'à la combustion. Attention, c'est très chaud !

Mélanger de l'eau et de l'huile

Impossible, direz-vous ?
Prenons un verre d'huile.

Ajoutons de l'eau. On peut voir que l'eau descend en dessous de l'huile.

On mélange et on attend : l'huile reste bien au-dessus de l'eau et les deux ne se mélangent pas.

Ajoutons une goutte de liquide vaisselle et agitons : c'est là que le miracle opère.

Le coin de Papa
Le liquide vaisselle est riche en tensioactifs : ces molécules possèdent une tête polaire hydrophile et une queue apolaire lipophile. Ici, nous avons mis nettement plus d'huile que d'eau : les molécule d'eau vont être emprisonnées au sein de micelles inversées qui vont lui permettre d'être en suspension dans l'huile. On obtient une magnifique émulsion d'eau dans l'huile.
Les émulsions sont légion en cuisine : la mayonnaise ou encore la mousse au chocolat tire profit des agents tensioactifs de l'oeuf pour faire coexister corps aqueux et corps gras.

L'expérience de Franklin

L'expérience de Franklin

Eh non, Franklin n'est pas qu'une tortue...
Benjamin Franklin (1706-1790) a été un homme politique influent, père fondateur des Etats-Unis d'Amérique, et un grand scientifique.




En 1750, il a montré que l'éclair est fait d'électricité : lors d'un orage, il a joué au cerf-volant en le reliant à une clé... et a découvert le principe du paratonnerre.






En 1762, alors qu'il se promène sur les bord de l'étang de Clapham, il a l'idée d'une expérience pour le moins originale : il dépose un peu d'huile à la surface de l'eau calme.

La tache d'huile qui se forme est très très grande !
L'expérience peut être réalisée à la maison, dans un saladier rempli d'eau, avec un peu de poivre et de liquide-vaisselle.

On saupoudre délicatement et de façon régulière le poivre à la surface de l'eau. Pas trop épais, hein ! Et sans paquet...

Maintenant, magie : avec le bout du doigt (ou un cure-dent pour les gros doigts), on dépose une petite goutte de liquide vaisselle au milieu du saladier...

Le coin de Papa
Le liquide vaisselle contient des agents tensioactifs qui modifient les propriétés de surface de l'eau. Ces agents sont des molécules "bipolaires" : elles ont une tête polaire hydrophile (qui aime l'eau) et une queue aliphatique hydrophobe (qui déteste l'eau). Pour combler ces deux parties simultanément, les molécules s'organisent à la surface de l'eau un peu "comme les pingouins d'une rookerie" (selon l'expression de Pierre-Gilles de Genne) : les extrémités hydrophobes se dressent en l'air et les molécules sont côte-à-côte, occupant une surface importante à la surface du saladier, comme si la goutte s'était étalée au maximum.
En estimant le volume de la goutte et la surface de la tache, il est même possible d'estimer l'ordre de grandeur de la taille d'un molécule (1 nm)...

De la pâte dégueu

Un peu de farine de maïs, un tout petit peu d'eau (pas trop, sinon ça ne marche pas), éventuellement un peu de colorant... Et voilà un liquide magique qui coule (bon ça, c'est normal) et ne coule plus si on le met dans ses mains et qu'on frotte : on peut même en faire une boule, mais quand on arrête de frotter, ça coule à nouveau !

Le coin de Papa
Voilà un bel exemple de fluide non newtonien rhéoépaississant... La viscosité du mélange augmente avec le taux de cisaillement, ce qui explique qu'on arrive à former une boule en frottant les mains. C'est un comportement assez rare pour être mentionné !

L'anagyre