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Classe Sciences PARADISAEA L’energie du Soleil du 23 au 27 Mai 2011

Les 22 élèves de CE2-CM1 de l’école Marin sont arrivés lundi après-midi en Auvergne pour une classe de découverte scientifique sur l’énergie du soleil ! Suivez-les à travers ce journal de bord...







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 Lundi 23 Mai

Sous le soleil, les enfants sont arrivés vers 15h30 sur le centre, tous en forme malgré la fatigue du voyage.

Le pique-nique du midi s’était précédemment effectué en fin de route, sur le site du Montpeloux, volcan situé sur la commune de Saillant (63), et présentant une particularité tectonique : les orgues basaltiques.
Le cône du volcan est aujourd’hui un petit lac où viennent se mirer les formations hexagonales de basaltes, et cet environnement lithique sert aujourd’hui de décor naturel pour des représentations théâtrales nocturnes.

Après leur arrivée au centre et l’installation dans leurs chambres, les élèves ont ensuite pu prendre un petit gouter, être présentés à leurs éducateurs scientifiques Anne et Guillaume, ainsi qu’à la direction du centre, puis c’est enfin le moment de la première activité scientifique !

 Phase Contact :

Nous voici donc en première activité dite « phase contact ». C’est l’occasion d’un premier défi : Inventez le moyen de transport le plus loufoque que vous puissiez imaginer, ou plus précisément, construire une machine, un engin, un dispositif pouvant avancer le plus loin possible et le plus vite possible sans y toucher !

Alors avec divers matériaux mis à notre disposition, il est temps de mettre en route nos méninges ainsi que nos petites mains, car la course de ces ingénieux appareils nous attend en fin de séance !
Alors à votre avis, lequel ira le plus vite... ?!? le plus lourd, le plus léger, le plus motorisé, le plus esthétique, le plus aérodynamique, ... ?

Voilà en images ce que nous avons produit :

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 Mardi 24 Mai

 Phase Découverte : mardi matin

Aujourd’hui, un premier bilan de ce que les enfants connaissaient déjà sur les avions a été fait, ce qui a permis de passer à la description générale des principaux organes des avions : Ailes, longerons, nervures, fuselage, gouverne, stabilisateur, etc !

Mais, comment volent-t-ils ces fameux avions... ?
Nous avons découvert le phénomène de portance : Rôle de l’intrados et de l’extrados ainsi que le phénomène d’aspiration, les différentes formes d’ailes, les principaux mouvements en vol : Tangage, roulis, lacet...

Et alors, avec l’énergie solaire, peut-on réussir à les faire voler... ?
La chaîne de vol a été déclinée par systèmes, de la source d’énergie jusqu’au vol de l’avion : cellules photovoltaïques, batteries (différents modèles), moteur électrique et hélice.

Après ces informations quelque peu théoriques, la ’main à la pâte’ fût appréciée : Les enfants s’en donnèrent à cœur joie afin de tester plusieurs configurations de branchements et comparaisons entre l’alimentation de petits moteurs électriques de démonstration, par d’un côté le soleil, et de l’autre les batteries. Ils s’aperçurent bien vite de la différence de puissance !

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 Phase Approfondissement : mardi après-midi

Un rappel des avantages et des innovations de l’avion solaire SOLAR IMPULSE de Bertrand Piccard fût rappelé : Envergure, poids, nombre de cellules photovoltaïques, isolation thermique des batteries, puissance du moteur, nombre de pales, vitesse moyenne, plafond (au dessus de l’Everest !). Un inconvénient : le pilote a eu très froid lors du 1er test sur 24H => le SOLAR IMPULSE HB-SIB version 2 sera disponible avec une cabine de pilotage chauffée !

Une courte explication par comparaison du fonctionnement des réacteurs fonctionnant au bio-kérosène (de l’huile d’algues par exemple) apporta aux jeunes une compréhension des facteurs d’échelle de puissance en jeu.

Par la suite, une présentation plus détaillée des cellules photovoltaïques fût donnée (fabrication à partir de la silice ou sable, dépôt sous couche fine..), branchement en série ou parallèle afin d’augmenter la puissance (et effets comparés sur la tension et l’intensité produite).

Les cellules thermovoltaïques furent aussi présentées, avantages et inconvénients (exploitation d’une énergie encore non exploitée, mais faible rendement).

Après ce moment théorique, les enfants s’essayèrent ensuite avec forte motivation à démontrer la faisabilité en extérieur d’une cellule hybride (photovoltaïque + thermovoltaïque) à l’intérieur d’un four solaire, prémisse de la phase Recherche suivante (installation dans une section d’aile)

Après tout ça, un bon gouter bien mérité !

Et en fin d’après midi, nous sommes allés sur les hauteurs dégagées du centre afin de piloter le Paradisea en personne ! (avec l’aide des animateurs afin de sécuriser le vol de cet aérodyne d’environ 1m d’envergure !)

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 Phase Recherche : mercredi et jeudi

Les enfants ont tout d’abord commencé à construire leur projet de Recherche : Une section d’aile d’avion solaire !

Ils ont commencé par assembler les deux sections en bois, puis on réfléchit sur l’isolant qui serait le plus approprié pour installer la cellule thermovoltaïque permettant de produire de l’électricité à partir de la chaleur reçue dans cette section d’aile. Du carton a été utilisé car c’est un bon isolant et il faisait la bonne épaisseur.

L’étape suivante fût d’installer des couches conductrices thermiques au dessus et en dessous de l’aile, puis de la peindre en noir sur le dessus et en blanc en dessous, avec ensuite un film plastique sur le dessus pour fermer le tout et maximiser l’effet de serre.

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Le jeudi après midi, une fois finalisée notre maquette, nous avons rédigés de grands posters de présentation permettant d’échanger nos résultats de recherche pour le lendemain.

 Phase Retransmission : vendredi

Les posters installés, les enfants à tour de rôle ont pu observer le travail des autres groupes, et poser des questions en rapport avec leur travail : Explication plus détaillée des graphiques, qualité de la transmission de chaleur, résultats généraux et conclusions comparées.

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Bravo à toute la classe !



Anne Ouvrard, Delphine DUMARCHE, Guillaume BESSET, Jérôme Mathey,
date de publication : 17 mai 2011,
date de dernière mise à jour : 27 mai 2011


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