Activité 1 : tentative d’optimisation du vol d’une fusee a eau ( etape 1 )








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22/06/2006 9552.doc


Activité 1 : TENTATIVE D’OPTIMISATION DU VOL D’UNE FUSEE A EAU ( ETAPE 1 )
Objectifs :

  • Comprendre et pratiquer une démarche scientifique.

  • Proposer un mode opératoire afin d’essayer de répondre à une question précise.



I ) PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UNE FUSEE A EAU



Compléter les 2 schémas ci-dessous avec les mots ou expression suivantes : tube PVC ; réservoir( bouteille de boisson gazeuse en PET ) ; ailerons ; tuyère d’éjection ( raccord male Gardena® ) ; tube en cuivre ; fourchette ; corde de déclenchement , tuyau d’arrivée d’air ; raccord femelle Gardena ®

La fusée Le pas de tir









I-1) Etape 1 :Introduction d’eau dans le I-2) Etape 2 :Mise en place de la

réservoir de la fusée fusée et introduction d’air sous

pression dans le réservoir.




L’air qui surmonte l’eau est mis sous…………….. à l’aide d’une pompe
Compléter les deux schémas ci-dessus avec les mots

ou expressions : air sous pression ; eau ; fusée ; arrivée d’air ; entonnoir .


I-3 )Etape 3 : Libération de la fusée et vol de la fusée.
Compléter les deux schémas suivants avec les mots ou expressions : apogée ; sens de déplacement de la fusée ; phase descendante ; phase ascendante ; éjection d’eau par la tuyère ; sens de déplacement de la corde.
Libération Vol












Au moment du départ, lorsque la fusée est libérée, l’air sous pression chasse l’eau de la bouteille vers le …………. . C’est cette projection à grande vitesse de la masse d’eau vers le bas qui entraîne la fusée par « réaction *», dans la direction opposée, c’est à dire vers le……….. C’est le même principe qu’utilise toutes les fusées ( Ariane, Soyouz, Appolo,… ), l’eau y est « seulement » remplacée par des molécules de gaz à très haute température et très grande vitesse ( 14 000 km/h ). 
* Principe de l’action et de la réaction d’Isaac Newton.
Question 1 ; Citer des véhicules ou des animaux qui utilisent la « réaction » comme mode de déplacement.

Question 2 : L’eau dans la bouteille est-elle sous pression ? Pourquoi ?

II ) LES DIFFERENTS PARAMETRES AGISSANT SUR LE VOL DE LA FUSEE



Question 3 : Avec l’aide de ton professeur énumère les différents paramètres qui peuvent agir sur le vol de la fusée. Quelle peut-être l’influence supposée (à vérifier ) de chacun de ces facteurs sur le vol de la fusée ? Quels sont les paramètres que l’on peut modifier ? Quels sont ceux sur lesquels on peut difficilement avoir une influence ?

III ) QUANTITES D’AIR ET D’EAU EMBARQUES



On souhaite pour une pression d’air embarqué donnée ( 5 bars ), et un angle de tir donné ( 70 ° ) déterminer la quantité d’eau que l’on doit introduire dans le réservoir pour que la fusée atterrisse le plus loin possible du pas de tir.
Question 4 : Proposer une expérience qui permette en réalisant 5 tirs de fusées de déterminer au mieux la quantité optimum d’eau à introduire dans la fusée.
Question 5 : Pourquoi doit-on réaliser les différents tirs avec la même fusée ou des fusées toutes identiques ? Pourquoi au cours de l’expérience ne peut-on faire varier la pression de l’air embarqué et/ou la valeur de l’angle de tir ?

IV ) ANGLE DE TIR



On souhaite pour une pression d’air embarqué donnée ( 5 bars ), et une quantité d’eau embarquée donnée ( 750mL ) déterminer la meilleure valeur de l’angle de tir pour que la fusée atterrisse le plus loin possible du pas de tir.


Question 6 : Proposer une expérience qui permette en réalisant 7 tirs de fusées de déterminer au mieux l’angle de tir optimum ? On précisera bien la (les) valeur(s) données aux différents paramètres lors de l’expérience.

V ) CONCLUSION



Question 7 : Si l’on veut étudier l’influence d’un paramètre (quantité d’eau embarquée ) sur un phénomène physique ( vol d’une fusée ) comment les autres paramètres ( pression de l’air embarqué, angle de tir, … ) doivent-ils être choisis ?

VI ) CARACTERISTIQUES DE VOTRE FUSEE



Les expériences proposées seront, après validation par le professeur, réalisées au cours du prochain TP. Afin de préparer cette séance de travaux pratiques compète le tableau ci-dessous en y indiquant les caractéristiques de la fusée construite par ton groupe de travail.


Nom de la fusée

Masse à vide de la fusée

Volume du réservoir

Marque de la bouteille utilisée

Longueur du tube PVC
















Forme des ailerons

Dimension des ailerons

Nature de la coiffe






















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