La fabrication d’une voiture à ballons est un moyen facile et amusant de transformer une bouteille en plastique ordinaire (ou d’autres produits recyclables) en une expérience scientifique et un jouet cool !
Un simple projet de voiture-ballon vous permettra de découvrir plusieurs principes de physique à la fois (notamment la troisième loi du mouvement de Newton), de prendre beaucoup de plaisir et peut-être même de découvrir un nouveau passe-temps intéressant !
Voiture à ballons – une expérience amusante à réaliser avec vos enfants
Cette expérience passionnante vous permettra de créer de vos propres mains et de voir en action un engin qui fonctionne selon les lois de la physique. Croyez-nous, c’est bien plus intéressant et efficace que les ennuyeuses leçons de l’école !
En participant à cette expérience, parents et enfants peuvent créer ensemble une voiture (cela ne prend qu’une demi-heure !) et la lancer pour la première fois ensemble ! Sans parler du fait qu’un groupe de ces voitures-jouets contribuera à créer un véritable circuit de course qui te permettra de jouer avec tous tes amis. Imaginez : tous les enfants lancent leurs voitures rapides propulsées par des ballons en se demandant qui sera le premier !
Pour faire simple, cette expérience te permettra de comprendre comment utiliser l’énergie éolienne pour déplacer un objet physique (dans notre cas, une voiture-jouet), et de te familiariser avec d’autres principes de physique. En outre, la découverte de la construction d’une voiture à ballons est une leçon précieuse sur la manière de réutiliser et de transformer des déchets en jouets amusants !
Matériel nécessaire à la construction d’une voiture en ballon :
- Une bouteille d’eau en plastique (pour créer la carrosserie de la voiture) ;
- quatre bouchons de bouteille en plastique (nous en aurons besoin pour faire les roues) ;
- une brochette à brochettes en bois ordinaire (pour créer les essieux de la voiture) ;
- deux pailles à boire (essaie de trouver les pailles sans les parties flexibles, nous les utiliserons pour fixer les essieux à la carrosserie de ta petite voiture) ;
- un ballon (pour créer un moteur) ;
- du masking ou du ruban adhésif pour fixer les pièces ;
- un couteau ou des ciseaux (la phase dangereuse de découpe des objets peut nécessiter l’aide de tes parents).
Comment créer un projet scientifique sur la voiture propulsée par un ballon ?
Tu peux utiliser divers matériaux pour créer ta voiture-jouet – tu peux même utiliser une feuille de carton. Cependant, à grande vitesse, le vent de face obligera ton véhicule en carton à s’élever dans les airs.
C’est plutôt cool, mais dans ce cas, ta voiture de course a peu de chances de finir première. Nous vous recommandons donc d’utiliser une bouteille en plastique (vous pouvez également utiliser une boîte de jus de fruits en carton).
L’essentiel est d’utiliser des matériaux extra-légers pour les voitures propulsées par des ballons. Dans ce cas, la force de l’air expulsé de votre ballon sera suffisante pour permettre à la voiture de prendre une vitesse folle !
Voyons maintenant comment fabriquer une voiture à moteur ballon !
Création du châssis de la voiture
Tout d’abord, tu dois couper ta paille en deux. Prends ta bouteille en plastique, et attache les deux moitiés à l’un des côtés de la bouteille, en les fixant avec du ruban adhésif. Attention : elles doivent être parallèles l’une à l’autre.
Prenez maintenant votre brochette de brochettes et coupez-la également en deux. Glissez délicatement les deux moitiés de brochette dans les tubes fixés à la carrosserie de votre voiture. Les essieux de votre voiture sont maintenant terminés.
Prends maintenant tes bouchons en plastique et (laisse tes parents t’aider) utilise un couteau ou des ciseaux pour faire un trou traversant dans chaque bouchon. Essaie de faire en sorte que la circonférence de chaque trou soit égale au diamètre de tes brochettes (ne fais pas de trop gros trous, sinon tes roues vont s’envoler lorsque la voiture va « démarrer »). Maintenant, il suffit de pousser les capuchons contre les extrémités des brochettes.
Félicitations, vous venez de fabriquer le châssis de la voiture !
Vérification du châssis de la voiture
Posez votre voiture de course inachevée sur une surface dure (table ou sol) et voyez comment elle se déplace en la poussant simplement avec votre main. Si vous avez fait tout ce qu’il fallait, la voiture roulera facilement sur la surface et roulera un peu en roue libre avant de s’arrêter complètement.
Mais si les patins de la voiture de course alimentée par un ballon restent coincés ou ne roulent pas facilement et en douceur, procédez comme suit :
vérifiez que les essieux de la voiture sont parallèles l’un à l’autre (c’est une condition nécessaire au bon fonctionnement de la voiture) ;
assurez-vous qu’il n’y a pas de friction entre les roues et les essieux (s’il y a une forte friction, la force du moteur ne sera pas suffisante pour faire avancer le véhicule à grande vitesse). Vous pouvez utiliser un lubrifiant pour réduire les frottements ;
vérifie que les trous des bouchons sont bien centrés (s’ils ne le sont pas, la voiture va « danser » et ne pourra pas rouler de manière régulière) ;
vérifiez que vos pailles sont bien fixées dans une position. Si elles vacillent, il suffit de les coller à la bouteille.
Construction d’un moteur de voiture
Prends un ballon et fixe son col autour de l’une des extrémités de ta deuxième paille à l’aide d’un ruban adhésif. Veille à ce qu’il soit bien fixé – cet élément doit être étanche à l’air !
Prenez la bouteille (la carrosserie de la voiture) et découpez un trou dans le haut de celle-ci (son diamètre doit être approximativement égal à celui de la paille).
Enfonce l’extrémité libre de la paille dans le trou et fais-la ressortir par l’embouchure de la bouteille. Vous l’utiliserez pour gonfler le ballon. Elle servira également de gouvernail et aidera ta voiture à aller tout droit.
Maintenant, il suffit de scotcher la paille à la bouteille.
« Le premier départ » (test de performance de la voiture)
Le moment le plus excitant !
Gonfle ton ballon à l’aide de l’extrémité libre de la paille, puis appuie fermement dessus avec ton doigt. Tu as déjà compris ce qui va se passer et comment tout fonctionne, n’est-ce pas ?
Il ne te reste plus qu’à poser ta voiture à ballon sur le sol et à retirer ton doigt de la paille. Le BURNOUT ! Profitez du voyage – vous le méritez !
Comment cela fonctionne-t-il et que montre-t-il ?
Le projet scientifique de la voiture-ballon montre aux enfants quelques concepts d’ingénierie et de physique !
Lorsque vous gonflez le ballon, il se remplit d’air : il devient également l’énergie potentielle qui force la voiture à avancer.
Lorsque vous retirez votre doigt de l’extrémité de la paille, cette énergie potentielle se transforme en énergie cinétique (l’énergie dite « de mouvement » : comme le veut la « loi de conservation de l’énergie », l’énergie ne disparaît jamais (même si elle en a l’air), mais change de forme. Normalement, le ballon devrait commencer à voler dans tous les sens : mais comme il est solidement attaché à la voiture, il la fait rouler en avant !
Une autre loi dont vous êtes témoin au cours d’un projet scientifique sur les voitures à ballons est la troisième loi de Newton, qui dit que pour chaque action, il existe une réaction égale et opposée.
Qu’est-ce que cela signifie ? Après avoir gonflé le ballon, lorsque vous lâchez votre doigt de son col, le caoutchouc élastique du ballon se rétracte brusquement et pousse l’air hors de celui-ci, provoquant une force qui éloigne l’air de la voiture. Selon la loi de Newton, une autre force s’exerce vers le jouet, le poussant en avant.
Un principe physique similaire est mis en œuvre dans la construction des fusées : des jets de gaz jaillissent des tuyères avec une puissance et une vitesse énormes, poussant l’avion en avant.
Vous pouvez également voir de vos propres yeux et comprendre le fonctionnement du châssis d’une voiture. Cette structure porteuse a été inventée il y a très longtemps (3500-1000 avant J.-C.), et il est difficile d’imaginer le monde moderne sans cette invention. Au cours de l’expérience, vous comprendrez combien il est important que l’essieu et les roues se déplacent facilement et en douceur pour que le véhicule se déplace rapidement.
Idée de voiture en ballon amusante : rendez-la vraiment géniale !
Votre voiture est donc prête, mais elle est probablement loin d’être parfaite ! Certains éléments peuvent limiter la vitesse de ta voiture, et tu dois déterminer lesquels d’entre eux peuvent être améliorés et comment.
Il existe plusieurs astuces que vous pouvez utiliser pour améliorer les performances de votre véhicule et le rendre invincible !
Améliorer l’aérodynamisme
L’une des idées de voiture-ballon les plus intéressantes pour améliorer votre véhicule consiste à lui donner une forme plus aérodynamique. Essayez de rendre la carrosserie de la voiture droite et lisse pour qu’elle puisse facilement fendre l’air et gagner un maximum de vitesse. Vous pouvez expérimenter avec différents matériaux, tailles de roues et autres idées de conception.
C’est pourquoi nous avons décidé d’utiliser une bouteille en plastique pour créer une voiture : elle a une forme assez aérodynamique et c’est un matériau très léger.
Trouver les meilleures roues
Essayez d’utiliser la voiture en action avec différentes roues : par exemple, si vous créez des roues plus grandes, la voiture couvrira de plus longues distances plus rapidement.
Et les roues en caoutchouc auront la meilleure adhérence sur la surface, ce qui augmentera également la vitesse de votre voiture.
Améliorer le moteur
Les ballons à l’hélium sont fabriqués dans un matériau plus épais et peuvent contenir plus d’air (ce sont les ballons typiques en latex et en aluminium).
De même, il est préférable d’utiliser des ballons ronds plutôt qu’ovales : ils condensent mieux l’air et donnent plus de force à votre voiture.
Projet de voiture-ballon : l’éducation en s’amusant
Vous savez maintenant comment fabriquer une voiture-ballon ! Mais surtout, vous avez appris quelques principes de base de la physique et les avez vus en action : le plus important d’entre eux est la conservation de l’énergie et la troisième loi du mouvement de Newton.
De plus, vous avez appris à utiliser les matériaux à votre disposition, en leur donnant une nouvelle fonction, complètement différente. Enfin, vous avez compris comment fonctionne le jouet que vous avez créé et comment l’améliorer pas à pas.
Et une dernière chose, qui est aussi très importante : tu auras de nombreuses heures de jeux passionnants avec tes amis ! Tu peux organiser une course de voitures (il y a même une chose plus intéressante – tu peux construire des rampes pour faire sauter tes voitures dans les airs), ainsi qu’organiser un « derby de démolition » spécial pour savoir quelle voiture-ballon est la plus résistante !