Faisons un avec les choses que vous avez autour de la maison pour explorer la troisième loi de Newton. Cette expérience de ballon d’expérimentation scientifique simple est une fusée qui peut être construite dans votre jardin ou sur le terrain de jeu avec juste un morceau de ficelle ou de ligne de pêche, une bouteille d’eau, du ruban adhésif, de la paille et un ballon. Les enfants de tous âges adoreront cette activité scientifique, y compris les enfants plus âgés. Je le fais avec des enfants d’âge préscolaire aujourd’hui.
Ballon Fusée pour Enfants
Mes enfants sont fascinés par tout ce qui concerne l’espace extra-atmosphérique et les vraies fusées (même si cela n’est pas directement lié à Star Wars). Aujourd’hui, nous amenons la NASA dans notre jardin grâce à la magie de la ligne de pêche, des pailles et des ballons.
C’est comme Apollo 13 seulement sans le danger.
Quelle est la troisième loi de Newton ?
Sir Isaac Newton est connu pour ses trois lois du mouvement qui ont été publiées il y a de nombreuses années en 1686. Sa première loi concerne un objet au repos, sa deuxième loi concerne la force égale à la masse multipliée par l’accélération et sa troisième loi du mouvement est :
Pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée.
-Monsieur Isaac Newton
Construisons une fusée en ballon pour explorer comment une action (l’air du ballon plein s’échappant) crée une direction opposée (la fusée en ballon se déplaçant) !
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Comment faire une fusée en ballon
Fournitures nécessaires pour construire une fusée à ballon
Instructions pour fabriquer une fusée en ballon
Rassemblez vos fournitures et coupez les pailles en plus petits morceaux.
Étape 1
Enfilez votre ligne de pêche entre deux objets dans votre jardin à une distance de 80 à 100 pieds en attachant une extrémité de la ficelle à l’objet sécurisé.
Étape 2
Avant d’attacher la deuxième extrémité de la ficelle, enfilez la ligne de pêche à travers deux des morceaux de paille afin qu’ils puissent glisser sur la ligne.
Étape 3
Prenez la bouteille d’eau et coupez chaque extrémité pour qu’il vous reste un anneau de 3 à 4 pouces. Collez cet anneau sur l’un des segments de paille.
Étape 4
Procurez-vous ensuite vos ballons.
Note: Veuillez apprendre de mon erreur. Quand je suis allé au magasin pour acheter de longs ballons, j’ai acheté ceux qui sont destinés à la fabrication d’animaux en ballon. Quand je suis rentré chez moi, j’ai réalisé qu’il était impossible de les faire exploser sans une pompe quelconque. J’avais besoin de plus gros ballons ! Donc, à partir de maintenant, je vous montre comment faire cela avec des ballons ronds qui ne seront pas aussi efficaces que les longs ballons traditionnels ou les animaux ballons gonflés !
Étape 5
Gonflez un ballon puis maintenez-le dans l’anneau sans laisser l’air s’échapper pendant que vous mettez un deuxième ballon en place.
Si cela est fait avec les bons ballons et une meilleure coordination, le second peut être positionné de manière à empêcher l’air de s’échapper du premier. Chaque ballon contiendra différentes quantités d’air.
Lancement de fusée en ballon
Lâchez le deuxième ballon….l’air s’échappe ! La fusée ballon bouge ! Nous avons regardé la fusée voler !
Whooooosh !
Le deuxième ballon propulse la fusée et la fusée se déplace vers l’avant, puis à mesure qu’elle devient plus petite, le premier ballon prend le relais.
Première étape!
Deuxième étape !
Fusée Ballon Réutilisable
Nous avons lancé la fusée ballon encore et encore et encore. Chaque fois, regarder la force de poussée de l’air se précipite qui a créé notre moteur de fusée.
Lors des lancements suivants, je n’ai utilisé qu’un seul ballon car il était plus facile à installer et j’avais des astronautes très enthousiastes.
Pourquoi la fusée à ballon fonctionne
Pourquoi cela arrive-t-il? Pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Ce principe observé par Newton est au cœur de la science des fusées (dans ce cas, des fusées à ballons). L’air qui s’échappe du ballon par l’arrière pousse la fusée vers l’avant dans une direction opposée. La force de l’air du ballon qui s’échappe est la même que la force de mouvement vers l’avant qui pousse le voyage.
Instructions imprimables pour cette expérience de fusée à ballon.
Questions que les enfants pourraient se poser sur la troisième loi de Newton
- Qu’est-ce que la troisième loi de Newton ?
- Pouvez-vous l’expliquer avec des mots simples?
- Qui est Newton et pourquoi est-il important ?
- Comment fonctionne la troisième loi de Newton dans la vie de tous les jours ?
- Pouvez-vous me donner un exemple de la troisième loi de Newton ?
- Cette loi s’applique-t-elle à tout ou seulement à certaines choses ?
- Que se passe-t-il lorsque je pousse ou tire quelque chose ?
- Pourquoi les choses bougent-elles lorsque nous les poussons ou les tirons ?
- Si je pousse mon ami sur une balançoire, est-ce que la balançoire repousse ?
- Comment cette loi nous aide-t-elle à comprendre comment les choses bougent ?
Gardez à l’esprit que les élèves de maternelle et de première année peuvent ne pas comprendre pleinement les concepts scientifiques derrière la troisième loi de Newton, il est donc important de fournir des explications et des exemples simples et adaptés à l’âge pour les aider à saisir l’idée.
- : Gonflez le ballon avec plus d’air pour augmenter la pression à l’intérieur. Plus d’air s’échappant du ballon générera une force plus forte, propulsant la fusée plus vite et plus loin. Cependant, veillez à ne pas trop gonfler le ballon, car il pourrait éclater.
- : Un ballon plus gros ou plus long peut contenir plus d’air, ce qui signifie qu’il a le potentiel de générer une force plus forte lorsque l’air est relâché. Expérimentez avec différentes tailles de ballons pour en trouver un qui optimise la vitesse et la distance.
- : Assurez-vous que la ficelle ou la ligne utilisée pour la trajectoire de la fusée est tendue et lisse pour minimiser la friction. Lubrifiez la paille avec une petite quantité de savon à vaisselle ou d’huile de cuisson pour l’aider à glisser plus facilement le long de la ficelle.
- : Assurez-vous que la paille ou le tube reliant le ballon à la ficelle est léger et a un profil bas pour réduire la résistance de l’air. Vous pouvez également coller le cou du ballon en ligne droite le long de la paille pour minimiser la traînée.
- : Expérimentez avec différents angles de la ficelle ou de la ligne pour trouver la trajectoire la plus efficace pour le ballon-fusée. Un angle légèrement vers le haut peut aider la fusée à voyager plus loin.
- : Fixez une petite buse ou une paille à l’ouverture du ballon pour contrôler plus efficacement la libération d’air. Cela peut aider à diriger l’air qui s’échappe avec plus de précision, générant plus de poussée et permettant potentiellement à la fusée d’aller plus vite et plus loin.
Inviter les enfants à faire des ajustements à la conception de leur fusée à ballon est un excellent moyen d’en apprendre davantage sur les facteurs qui affectent la vitesse et la distance d’une fusée à ballon.
L’air à l’intérieur d’un ballon veut s’échapper à cause de la différence de pression d’air entre l’intérieur du ballon et l’extérieur du ballon. Lorsque vous gonflez un ballon, vous forcez des molécules d’air dans l’espace confiné à l’intérieur, ce qui fait augmenter la pression de l’air à l’intérieur du ballon. Le matériau élastique du ballon s’étire pour s’adapter à la pression d’air accrue.
La pression de l’air à l’intérieur du ballon est supérieure à la pression de l’air à l’extérieur du ballon, ce qui crée un gradient de pression. Les molécules d’air essaient naturellement de se déplacer d’une zone de haute pression (à l’intérieur du ballon) vers une zone de basse pression (à l’extérieur du ballon) pour égaliser la différence de pression.
Lorsque vous lâchez l’ouverture du ballon et laissez l’air s’échapper, l’air à haute pression à l’intérieur du ballon se précipite à travers l’ouverture, créant une force d’action. Lorsque l’air s’échappe, il exerce une force sur l’air à l’extérieur du ballon.
Selon la troisième loi de Newton, la force de l’air qui s’échappe a une force de réaction égale et opposée. Cette force de réaction agit sur le ballon, le propulsant dans la direction opposée à l’air qui s’échappe. Le ballon avance sous l’effet de cette force, fonctionnant comme une fusée.
Cette activité scientifique sur les fusées à ballons démontre la troisième loi du mouvement de Newton en action. La troisième loi de Newton stipule que pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée. Dans notre activité de fusée à ballon, ce principe peut être observé lorsque l’air à l’intérieur du ballon est libéré, ce qui fait que la fusée se déplace dans la direction opposée.
Lorsque vous gonflez un ballon puis que vous le relâchez sans attacher l’extrémité, l’air à l’intérieur du ballon se précipite. Lorsque l’air est expulsé du ballon (l’action), il exerce une force égale et opposée sur le ballon lui-même (la réaction). Cette force propulse le ballon dans la direction opposée à celle de l’air qui s’échappe, faisant avancer le ballon comme une fusée.
Cette expérience scientifique de fusée à ballon est l’un de mes exemples préférés de la troisième loi de Newton en action ! Il montre comment la force de l’air s’échappant du ballon se traduit par une force égale et opposée qui propulse le ballon vers l’avant. Cette activité pratique peut aider les enfants à mieux comprendre le concept d’action et de réaction d’une manière amusante et engageante.
Ouais! Il est généralement sûr de fabriquer et de jouer avec des fusées à ballons car elles sont propulsées par des ballons. Évidemment, les jeunes enfants qui pourraient mettre un ballon dans leur bouche ne devraient pas participer sans la surveillance d’un adulte car cela présente un risque d’étouffement. L’autre danger moins évident, ce sont les allergies. Certains enfants sont allergiques au latex, un matériau couramment utilisé dans les ballons. Vous pouvez trouver des ballons sans latex si nécessaire.
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