La péniche en pâte à modeler

Comment transporter de lourdes charges sur l'eau?

Boules de pâte à modeler

Boule de pâte à modeler. Image: Rédaction SimplyScience.ch

Il te faut:

  • 5 bâtonnets de pâte à modeler (éventuellement 3 différentes couleurs 2/2/1)
  • Un grand récipient avec de l’eau
  • Du papier de ménage

Marche à suivre

Avec tes bâtonnets de pâte à modeler, forme 3 boules de couleurs différentes. Dans cet exemple, les boules rouge et brune ont la même quantité de pâte à modeler et sont de la même taille et la troisième, la boule jaune, est formée de moitié moins de pâte à modeler.

Pose tes boules de pâte à modeler dans l’eau, elles coulent.

  1. Cherche les formes de pâte à modeler qui flottent.
  2. Essaie de transporter la plus petite boule de pâte sur une grande
  3. Essaie de transporter une boule lourde sur l’autre qui a la même taille.

N'oublie pas, c'est de la pâte à modeler donc tu peux jouer avec les formes!
Lorsque tu as trouvé une forme qui flotte, observe si elle est stable.
Si tu as trouvé une forme qui flotte, que se passe-t-il lorsque tu ajoutes du poids?

Sur les fleuves on utilise des péniches, des bateaux plats, pour le transport de marchandises. Il faut que les charges soient bien équilibrées sur l'embarcation.

Ce qu'on observe

péniche en pâte à modeler vide

'Péniche' en pâte à modeler

Lorsque tu formes une boule de pâte à modeler compacte, que ce soit la petite ou la grosse, elle coule au fond du récipient rempli d’eau. Si tu formes un boudin ou un cube, ça coule également.
La pâte à modeler flotte si tu lui donnes une forme creuse, en demi-sphère ou plate (comme un radeau) mais certaines formes, comme la demi-sphère, sont instables.

péniche qui flotte

...qui flotte.

Un radeau en pâte à modeler flotte également mais lorsque tu ajoutes une boule de pâte, cela devient instable et le radeau coule.
Une forme de barque ou de péniche seront les plus adéquates mais lorsque tu ajoutes un poids, elles s'enfoncent et prennent l'eau si les bords ne sont pas assez hauts.

 

Des exemples de solutions à ce problème se trouvent ici.

Il y a différentes formes qui flottent. Il suffit de former une mince et large couche de pâte à modeler avec un petit rebord. Cependant si tu poses dessus une boule de pâte à modeler, l’équilibre est rompu et l’eau pénètre dans le bateau!

Il faut que les rebords soient suffisamment hauts et que les charges soient équilibrées.

Le mieux est de donner une forme rectangulaire à la charge de pâte à modeler (comme une caisse ou un container) et de la placer au milieu de la péniche.

 

 

 

Pour la grosse boule de pâte à modeler, tu peux la partager en deux blocs et les poser pour que le poids soit bien réparti de chaque côté du bateau.

 

 

Et le béton, tu crois que ça flotte? Regarde cette vidéo (en haut de l'article) qui montre un canoë en béton. Des étudiants de l'EPFL l'ont fabriqué pour participer à une régate tout à fait sérieuse en Allemagne.

masse volumique

L’eau a une masse volumique de 1g/cm3. Cela indique sa densité. Le sapin, moins dense que l'eau, a une masse volumique de 0.5 g/cm3.  Le fer est plus dense avec une masse volumique de 7.8 g/cm3.

Voilà pourquoi!

Imagine deux cubes de la même taille, un en bois et l’autre en fer; l’un coule et l’autre flotte. Mais une petite bille de fer coule aussi alors qu’un gros tronc flotte sur la rivière. Ce n’est donc pas le fait d’être léger ou lourd qui fait flotter ou couler.
Pour la flottaison, c’est la comparaison du poids du cube (bois ou fer) par rapport au poids du même volume d’eau qui est décisive. Un cube d’eau de 1cm de côté occupe un volume (un espace) de 1cm3 et pèse 1g, un même cube de sapin pèse environ 0.5 g et un cube de fer plus que 7g.
La pâte à modeler est plus dense que l’eau, lorsque la forme en pâte à modeler est compacte, sa masse volumique est plus grande que celle de l’eau, donc la pâte coule. Mais si tu la déformes et tu l’agrandis, comme la quantité de pâte ne change pas la masse reste la même, seul le volume augmente. Ce qui fait que la masse volumique de l’objet en pâte à modeler diminue et qu’il peut flotter.

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