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Le blog des élèves de CM2 de Monsieur et Madame Borgne, vous y trouverez des articles sur des sujets abordés en classe, des informations sur les prochaines sorties et activités scolaires, les leçons en ligne !

Astronautique : La conquête de l'espace

Comment l'homme a-t-il fait pour aller dans l'espace ?

1ère partie : Aller dans l'espace

Relis ta leçon sur le fonctionnement du moteur à réaction et du moteur fusée puisque tous deux fonctionnent sur le même principe d'action-réaction, attention nouvelle vidéo sur le principe d'action-réaction.

Résultat de recherche d'images pour "moteur à réaction ballon de baudruche"

Contrairement au ballon de baudruche qui va retomber dès qu'il sera dégonflé, le moteur à réaction de la fusée est rigide et la pression interne sera produite par la combustion d'un carburant. Une fois le carburant du réservoir consommé, le moteur s'éteint et on largue le moteur pour alléger la fusée.

On ajoutera une tuyère et des ailerons pour la stabilité de la fusée.

Nous allons construire deux fusées fonctionnant sur le même principe de réaction.

La fusée à air chaud

Gonfle au ballon de baudruche comme ci-dessous puis libère le ballon.

Fusée à air chaud

La fusée chimique

C'est une fusée chimique, sans danger pour ce qui est des produits utilisés, mais tu devras effectuer les lancement accompagné(e) d'un adulte.

Teste ensuite différentes quantités de vinaigre, tu peux même remplir un tableau comparatif de tes expériences :

  quantité de vinaigre en millilitres
expérience 1  
expérience 2  
expérience 3  

Poste en commentaire le résultat de tes expériences, mais encore une fois ne fais pas l'expérience tout(e) seul(e).

Le mélange bicarbonate de soude - vinaigre produit un gaz appelé dioxyde de carbone, mieux connu sous le nom de CO2, or ce gaz prend plus de place à l'intérieur de la bouteille, la pression augmente, un peu comme lorsque l'on chauffe de l'air dans un ballon à air chaud. Cette pression finit par être trop importante et expulse le bouchon et tout le contenu de la bouteille.

Il s'agit bien d'une fusée fonctionnant sur le principe d'action-réaction, puisqu'on expulse rapidement de la matière d'un côté par réaction, la fusée est projetée violemment vers le haut.

2ème partie : Vivre et voyager dans l'espace

L'espace est un lieu hostile et dangereux. Quels dangers l'astronaute encoure-t-il dans l'espace ?

Tu vas visionner le documentaire ci-dessous sur le record de saut en parachute depuis l'espace par Félix Baumgartner et noter quels dangers mortels il a pu encourir lors de son saut.

0 -> 10:27

12:15 -> 27:50

37:27 -> 3:40 (2ème film)

12:30 -> 34:38 (2ème film)

Félix peut en effet manquer d'air, puisque dans l'espace, il n'y a pas d'air, entraînant des problèmes d'hypoxie (manque d'oxygène dans le cerveau). Les symptômes (effets) sont les maux de tête, les troubles de la mémoire et du comportement, ce qui bien entendu peut être dramatique dans l'espace.

Félix peut également partir en vrille à plat au moment où dans sa chute il va commencer à rencontrer de l'air, ce qui va le déstabiliser. Cette rotation très rapide peut entraîner en voile noir ou un voile rouge entraînant une perte de conscience et donc la mort pour un parachutiste.

Enfin la dépressurisation du scaphandre de l'astronaute dans l'espace est dramatique. La pression interne du corps étant largement plus importante que dans l'espace où il y a le vide et donc une pression nulle, les yeux font s'exorbiter, les fluides internes entrer immédiatement en ébullition entraînant instantanément la mort.

Nous allons parler du vide et de l'impesanteur.

Que signifie "Etre dans le vide ?"

...

Etre dans le vide, c'est être dans un endroit où il n'y a pas d'air, mais attention, il n'y a pas d'air au fond des océans et ce n'est pas pour autant le vide !

Plus exactement, être dans le vide, c'est être dans un endroit où il n'y a rien ! Ni gaz, ni liquide, ni solide.

Il n'y a pas d'air dans l'espace, c'est donc le vide, l'absence d'air nous empêche d'y respirer, du moins sans scaphandre spatial.

Que signifie "être en impesanteur" (on dit usuellement apesanteur) ?

...

Etre en impesanteur, c'est ne pas subir les effets de la pesanteur, c'est comme si on n'était plus attiré par la Terre.

Astronautique : La conquête de l'espace

Thomas Pesquet est-il dans le vide ?

Non, le spationaute (spatiaunaute = Français ; astronate = Américain ; cosmonauta = Russe) sur l'image peut respirer sans scaphandre : il y a donc de l'air autour de lui.

Est-il en impesanteur ?

Oui, le spationaute "flotte" dans l'habitacle de l'ISS (Station Spatiale Internationale). Il tourne autour de la Terre à la même vitesse que la station spatiale le contenant, d'où cette impression de flotter. Il reste néanmoins attiré par la Terre et il tomberait s'il n'avait pas de vitesse autour de la Terre. En fait, il tombe autour de la Terre, c'est la principe de satellisation, que le satellite soit naturel comme la Lune ou artificiel comme l'ISS.

 

Expérience : nous allons satelliser une balle autour de toi.

Place une balle au fond d'un seau (la balle c'est la spationaute et le seau c'est l'ISS) puis lève le seau au-dessus la tête en le prenant par les bords. Que se passe-t-il ?

La balle te tombe sur la tête.

Maintenant, tourne le seau avec ton bras en décrivant un grand cercle de bas en haut.

Que se passe-t-il ?

La balle reste collée au fond du seau, elle ne me tombe plus sur la tête.

Cette expérience visait à "simuler" ce qui se passe pour un satellite : le spationaute entraîné par la station spatiale tourne avec la station autour de la Terre, il est satellisé.

Que faudrait-il faire pour que le satellite redescende sur la Terre ?

Il faudrait ralentir la station, elle perdrait de l'attitude et rentrerait dans l'atmosphère terrestre (ce qui serait catastrophique puisqu'au contact de l'air surchauffé, la station serait carbonisée avec le spationaute à l'intérieur !)

Astronautique : La conquête de l'espace

Expérience : Nous allons faire une expérience sur le vide à l'aide d'une cloche à vide munie d'une pompe manuelle. Cette pompe va nous permettre de retirer l'air contenu à l'intérieur de la cloche pour obtenir le vide à l'intérieur de la cloche.

 

Astronautique : La conquête de l'espace

Nous allons ensuite gonfler un ballon de baudruche, puis le placer sous la cloche avant d'actionner la pompe pour obtenir le vide à l'intérieur de la cloche.

Que va-t-il se passer ?

Réponds en commentaire.

Et si je pose un réveil et que je fais sonner le réveil sous la cloche pendant que je fais le vide avec la pompe.

Que se passe-t-il ?

Réponds en commentaire.

 

Comment fonctionne la cloche à vide ?

Astronautique : La conquête de l'espace

La petite poignée en bas est une pompe manuelle. Lorsqu'on la tire, on retire de l'air à l'intérieur de la cloche, on la vide de son air. Lorsqu'on tire la petite tirette en haut, l'air rentre à nouveau dans la cloche.

Seulement, on ne peut pas la vider complètement de son air au risque de casser la cloche.

Regarde la graduation, jusqu'où peut-on aller ?

Astronautique : La conquête de l'espace

En effet, on peut aller jusqu'à - 250 mbars. Qu'est-ce que cela veut dire ? Lis bien :

Il faut savoir qu'au niveau de la mer, on mesure en moyenne une pression atmosphérique de 1013 mbars, lorsqu'on retire 250 mbars, c'est comme si on montait en haut d'une montagne qui mesurerait 2133 mètres, car plus on monte, moins il y a de pression atmosphérique.

Il faut s'imaginer la pression atmosphérique comme une colonne d'air qui pèse sur nos épaules, plus on monte, plus petite est la colonne d'air, jusqu'à arriver dans l'espace où là il n'y a plus d'air du tout, c'est le vide complet, pression atmosphérique 0.

Astronautique : La conquête de l'espace

Revenons à nos expériences :

Nous allons gonfler un ballon de baudruche, puis le placer sous la cloche avant d'actionner la pompe pour obtenir le vide à l'intérieur de la cloche.

Que va-t-il se passer ?

Le ballon gonfle.

Pourquoi ?

Parce que la pression à intérieure de la cloche a diminué, or la pression à l'intérieur du ballon n'a pas changé, donc le ballon gonfle. Il faut imaginer la pression comme des mains qui empêcheraient le ballon de gonfler, si on retire de la pression sous la cloche, c'est comme si on appuyait moins fort sur le ballon et donc il gonfle. D'ailleurs, lorsque je tire la tirette en haut de la cloche pour laisser à nouveau l'air entrer dans la cloche, le ballon reprend sa forme originelle (du début de l'expérience).

Et si je pose un réveil et que je fais sonner le réveil sous la cloche pendant que je fais le vide avec la pompe.

Que se passe-t-il ?

Je n'avais pas de réveil, j'ai utilisé à la place un buzzer, que j'ai branché sur une pile.

Tendez bien l'oreille.

Si vous écoutez bien vous allez entendre que le son diminue, on n’entend plus que les vibrations du buzzer contre le socle (le dessous) de la cloche. Lorsque j'actionne la tirette, le son revient à la normale.

pourquoi ?

Il faut comprendre que le son a besoin d'air pour se propager, un peu comme les ronds dans l'eau que l'on fait lorsqu'on jette un caillou dans une mare, cela forme des cercles concentriques ou "ondes" qui vont se propager tout autour.

Astronautique : La conquête de l'espace

Cela fonctionne de la même manière pour les ondes sonores qui se propagent dans une pièce, mais elles ont besoin d'air pour cela. Pas d'air, pas de son.

Lorsqu'on montre des films dans l'espace avec des bruits d'explosion terribles, c'est une erreur, l'espace est complètement silencieux, aucun son ne peut s'y propoger.

Astronautique : La conquête de l'espace
Astronautique : La conquête de l'espace
Astronautique : La conquête de l'espace
Astronautique : La conquête de l'espace

Voyons si tu as bien compris :

Est-on en impesanteur sous la cloche ?

Si je gonfle un ballon de baudruche et que je le place sous vide dans la cloche, si je retourne la cloche, le ballon va-t-il tomber ?

Réponds par commentaire.

Nous ferons l'expérience la semaine prochaine.

Tu vas maintenant prendre un feuille blanche et faire les schémas correspondant aux deux expériences filmées, celle du ballon et celle du réveil.

Envois ensuite tes schémas légendés par mail, je les insèrerai dans l'article.

Plus de doute, le ballon tombe et donc on n'est pas en impesanteur sous une cloche à vide, vide et impesanteur sont deux choses différentes.

Je te propose une petite évaluation sur le vide et l'impesanteur pour vérifier si tu as bien compris.

Envois tes réponses par mail. Les réponses demain !

Mission Apollo : astronaute Edwin (Buzz) Aldrin marchant sur la Lune

Mission Apollo : astronaute Edwin (Buzz) Aldrin marchant sur la Lune

1°) L'astronaute est :

a) dans le vide

b) en impesanteur (il subit l'attraction de la Lune, c,est pour cela qu'il peut marcher sur la Lune)

c) les deux

d) aucun des deux

Le spationaute Thomas Pesquet dans la Station Spatiale Internationale (ISS)

Le spationaute Thomas Pesquet dans la Station Spatiale Internationale (ISS)

2°) Le spationaute est :

a) dans le vide (sinon, il ne pourrait pas respirer)

b) en impesanteur

c) les deux

d) aucun des deux

Satellite Hubble

Satellite Hubble

3°) Le satellite est :

a) dans le vide

b) en impesanteur

c) les deux

d) aucun des deux

Ariane 5

Ariane 5

4°) Ariane 5 est :

a) dans le vide

b) en impesanteur

c) les deux

d) aucun des deux

Il faut savoir qu'avant d'aller dans l'espace, les astronautes ou spationautes (français) vont s'entraîner dans des avions qui vont recréer l'état d'impesanteur, bon visionnage :

Vous trouverez ci-dessus les réponses aux questions surlignées.

Vous pourrez pendant les vacances en suivant le lien ci-dessous visionner quatre vidéos sur l'Histoire de la conquête spatiale :

    NASA to launch car-sized spacecraft to study Sun

Cliquez sur l'image pour suivre le lien

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Catarina 10/04/2020 14:59

Je ne trouve pas la correction du questionnaire.
Pouvais vous me dire ou elle est ?
Bonne fin de journée !!! : )

Borgne 10/04/2020 15:03

C'est corrigé

Cyril Escure 09/04/2020 15:03

1°)c
2°)b
3°)d
4°)d
Aubin

Clarisse 03/04/2020 17:53

Non on est pas en apesanteur et oui le ballon tombera dans le fond de la cloche si on la retourne.

Gabriel 03/04/2020 16:02

Non on est pas en apesanteur car il reste un petit peu d'air dans la cloche sinon elle se casserait.
Le ballon ne descendra pas je pense

Borgne 03/04/2020 16:53

L'impesanteur na rien à voir avec la présence ou non d'air, nous en reparlerons la prochaine fois.

Catarina 03/04/2020 15:19

1°) Oui je pense que sous la cloche, quand on retire l'air, on est en apesanteur.
2°) Non, le ballon ne tombera pas.

Borgne 03/04/2020 16:54

Il faudra vérifier tout ça en expérimentant.

Noa L 03/04/2020 14:47

Non on n'est pas en apesanteur sous la cloche.
Oui il tomberai car dans l'espace on peut tomber

Borgne 03/04/2020 16:56

Oui, tu as raison on n'est pas en impesanteur sous la cloche, mais non, dans l'espace on ne tombe pas, on est en impesanteur, sauf si on est satellisé, auquel cas on tombe autour de la Terre, mais alors il nous faut de la vitesse.

Lila 03/04/2020 14:37

Réponse 1 :Non il n'y a pas d 'impesanteur sous la cloche quand le vide d'air n'est pas fait. Le ballon est posé sur le socle

Réponse 2 :Non car cette fois si il sera en impesanteur car il aura le vide d'air

Gabin Combaud 03/04/2020 14:33

1°) Non.
2°) Oui.

Cyril Escure 03/04/2020 14:30

1°)non
2°)oui
Aubin

Yael 02/04/2020 16:51

Bonjour à tous alors le ballon se gonfle et le réveille sonne mais on ne l entend presque pas alors que si on mesure le son il est beaucoup plus fort. (merci internet :)

Clarisse 02/04/2020 16:16

Sous la cloche on entendra pas le réveil
Est le ballon de baudruche éclatera

Lena despres 02/04/2020 15:55

Le ballon va gonfler dans la cloche et finir par éclater si il na plus de place.
Le reveil ne sonnera pas si il y plus d'air.

Noa L 02/04/2020 15:15

Je crois que l'on entendra pas le son du reveil

Noa L 02/04/2020 15:14

Le ballon se met à gonfler lorsqu'il n,y a plus d'air autour de lui

Gwenn obée 02/04/2020 15:12

A mon avis, le ballon va flotter dans la cloche.
Le réveil ne sonne plus quand on enlèvera l air avec la pompe.
????????

Catarina 02/04/2020 15:04

Bonjour monsieur Borgne,
Si nous faisons sonner un réveil sous une cloche et que nous vidons l'air, le son ne peut pas ce propager car il n'y a pas d'air.
Bonne fin de journée !

Borgne 02/04/2020 15:10

Je fais l'expérience de suite et vous envois la vidéo.

Gabin Combaud 02/04/2020 14:46

Première réponse, le ballon s'agrandit et remplit toute la cloche car l'air s’étend.
Deuxième réponse, le réveil s'éteint car sans l'air il ne peut pas vibrer.

Catarina 02/04/2020 14:43

Bonjour monsieur Borgne,
Je pense que si nous mettons un ballon de baudruche sous une cloche et qu'ensuite nous vidons l'air de la cloche, le ballon s'envolera parce que quand il n'y a plus d'air il n'y a plus de pesanteur, ce qui fait qu'on s'envole.

Cyril Escure 02/04/2020 14:25

Je pense que le ballon va exploser, et que l'on ne va pas entendre le réveil.
Aubin

Lila Vigouroux--Bigot 02/04/2020 14:23

Je pense que le ballon explosé ou gonflé
Pour le révei il ne va rien se passer

Yael 26/03/2020 14:39

Les risques encourus lors du saut de Félix étaient :perte de connaissance, rupture vaisseaux sanguins dans les yeux (voile rouge) hémorragie cérébrale, décès

Borgne 26/03/2020 17:24

Le voile rouge n'est pas une rupture des vaisseaux sanguins dans les yeux, c'est l’afflux du sang au niveau du cerveau et donc des yeux, cela peut sans doute aller jusqu'à la rupture des vaisseaux sanguins, mais ce n'est pas obligatoire.

Cyril Escure 26/03/2020 14:37

Les dangers sont: température fraiche, manque d'oxygène, vitesse et viration.
Aubin

Gabin Combaud 19/03/2020 15:29

Bonjour Monsieur,je ne peux pas faire les expériences car je n'ai pas le matériel. J'essaierai dès que possible.
Merci.

Borgne 19/03/2020 17:19

Comme disent les Suisses : "Y'a pas le feu au lac", le principal c'est que tu fasses les expériences en présence d'un adulte. Bien entendu il faut un extérieur, en ces temps de confinement, cela m'étonnerait que les forces de l'ordre acceptent cette excuse pour vous installer dans le parc du château ! Sinon la vidéo est tout de même édifiante ! Bon courage.