Carte de vol des ballons d’hélium

Nous avons fait une carte pour repérer les vols des ballons d’hélium. Nous avons expliqué dans un autre article notre protocole scientifique : expérience avec des ballons d’hélium.

Pour le moment nous avons obtenu trois données pour la distance parcourue :

  • vol du ballon de Azad : 28,78 km
  • vol ballon inconnu : 39,31 km
  • vol ballon de Evan : 52,74 km

Le ballon d’Evan est allé plus loin que les autres mais il y a un biais scientifique. Le jour du lancé son ballon ne s’est pas envolé alors Fabien avait ajouté 3 autres ballons pour l’aider à voler. C’est peut-être pour ça qu’il est allé plus loin.

Si on fait la moyenne des 2 autres ballons on trouve un vol moyen de (39,31 + 28,78) : 2 = 34,045 km

Si on fait la moyenne des 3 ballons on trouve un vol moyen de (39,31 + 28,78 + 52,74 ) : 3 = 40,2766666666667 km
On arrondit à 40,277 km

Vous pouvez repérer le point de départ et les points de chutes des ballons sur la carte.

Nous espérons recevoir d’autres réponses avant la fin de l’année pour continuer la recherche.

Nous remarquons que les 3 points de chute sont parfaitement alignés. Nous pensons que c’est à cause du vent. Nous devons vérifier en trouvant une carte des vents.

Visioconférence avec notre parrain chercheur

Nous avons fait une visioconférence avec notre parrain chercheur Daniel Cordier qui travaille au CNRS : le Centre National de Recherches Scientifiques.
Nous lui avons fait un compte rendu de nos expériences et recherches. Nous lui avons posé des questions. Il nous a aussi posé des questions et nous a aidé à mieux comprendre.
Nous avons pris des notes.

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Air, atmosphère et espace

Est-ce qu’un ballon ou une montgolfière peut aller jusque dans l’espace ?
Le ballon ne peut pas sortir de l’atmosphère. La couche d’atmosphère fait comme une bulle qui conserve une couche d’air autour de la planète Terre. C’est grâce à l’atmosphère qu’on a de l’air et qu’on peut respirer. Sans atmosphère ce serait le vide comme dans l’espace.

On lui a demandé avec quels gaz on peut faire voler une montgolfière. Il nous a dit qu’on n’utilise pas de gaz spécial pour faire voler une montgolfière, il n’y a que de l’air qui contient de l’oxygène, du dioxyde de carbone et des gaz rares.

Comme l’air, toutes les matières et gaz se dilatent avec la chaleur, même le métal. Par exemple la Tour Eiffel est plus grande en été qu’en hiver car le métal se dilate avec la chaleur !

La poussée d’Archimède

Dès qu’il y a un gaz ou un liquide il y a poussée d’Archimède. Par exemple notre corps subit la poussée d’Archimède dans l’air même si on ne la sent pas. On peut la sentir quand on est à la piscine, c’est la poussée d’Archimède qui nous fait flotter.

Il n’y a pas de pousseé d’Archimède dans l’espace car il y a le vide.

Que se passe-t-il quand de l’eau bout ? C’est d’abord l’eau au fond de la casserrole qui chauffe, elle devient plus légère que l’eau froide au dessus. Alors cette eau chaude remonte à la surface. Dans les bulles d’eau bouillante ce n’est pas de l’air mais de la vapeur d’eau.

Fabriquer une montgolfière miniature

Nous avons remarqué qu’aux bout d’un jour un ballon gonflé d’hélium laissé dans la classe se dégonfle et retombe. Pourquoi ?
Car il y a des micro trous dans le ballon si on regarde au microscope. Au bout d’un moment l’hélium s’échappe.

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Nous avons expliqué à notre parrain chercheur l’expérience de la montgolfière avec sac poubelle qui n’a pas fonctionné (avec deux sacs différents ça a fondu). Peut-on utiliser du tissu à la place ?
Notre parrain chercheur nous a dit qu’il faudrait pour notre montgolfière du papier de soie. C’est plus léger que le tissu et ça résiste mieux à la chaleur que le plastique.

La forme du ballon joue un rôle très importante pour que la poussée d’Archimède soit assez grande pour soulever le ballon. Avec la forme de goutte inversée on obtient une poussée d’Archimède maximale. On aurait aimé faire l’expérience mais nous n’avons plus le temps.

Une mini montgolfière peut monter jusqu’à 500 m environ.
Nous allons ajouter toutes ces informations dans notre Savantures Box : c’est notre boîte de connaissances.

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@CM2_CHAPELLE

Expériences avec des ballons d’hélium

Pour notre projet ballon, nous avons deux questions scientifiques qu’on aimerait bien résoudre :
– combien faudrait-il de ballons de baudruche d’hélium pour soulever Noureddine qui pèse 30 kg ?
– quelle distance peut parcourir un ballon de baudruche gonflé d’hélium ?

Individuellement, puis en groupes et avec toute la classe nous avons essayé de mettre en place des protocoles expérimentaux et des expériences pour répondre à ces questions.

Protocole expérimental 1 : combien de ballons d’hélium pour soulever 30 kg ?

Nous avons d’abord essayé de mesurer précisément le poids que peut soulever un ballon.

Pour ça il faut :

– avoir des ballons gonflés de la même quantité d’hélium
– utiliser des masses de 10 grammes pile (ou des objets de la classe pesés avec une balance de précision)
– expérimenter par essai et erreur pour savoir la masse exacte que peut soulever un ballon
– ou expérimenter pour savoir combien de ballons il faut pour soulever tel poids exact

On attache le poids au ballon :
Si le ballon retombe, le poids de l’objet est plus grand que la poussée d’Archimède.
Si le ballon est à l’équilibre, la poussée d’Archimède est égale au poids de l’objet.
Si le ballon s’envole, la poussée d’Archimède est plus grande que le poids de l’objet. C’est ce qu’on veut.

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La balance de précision

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Attache des poids de 10 grammes au ballon

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Quel poids peuvent soulever 4 ballons ?

 

 

 

 

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La bouteille d’hélium

Dans les groupes nous avons trouvé qu’un ballon pouvait soulever entre 9 grammes et 15 grammes selon son gonflement.

Noureddine pèse 30 kg = 30.000 g
Avec des ballons qui soulèvent 9 g il faudrait 30.000 : 9 = 3333,33 ballons.
On doit arrondir à 3334 ballons pour que Noureddine soit soulevé.
Maintenant on se demande quelle volume de ballons ça peut représenter par rapport à une vrai montgolfière ?

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Protocole expérimental 2: quelle distance peut parcourir un ballon de baudruche gonflé d’hélium ?

Un seul ballon ne suffit pas pour tirer une conclusion valide scientifiquement. Nous devons donc en envoyer plein pour récolter des données et informations.
Nous avons envoyé 26 ballons avec des étiquettes pour que des gens qui récupèrent les étiquettes nous disent où le ballon est tombé exactement.

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26 ballons ont été envoyés

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Recto et verso de l’étiquette

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Une étiquette est attachée à chaque ballon

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il faut:

– utiliser des ballons identiques
– les gonfler avec la même quantité d’hélium
– les envoyer du même endroit, au même moment
– récolter les données pour avoir toutes les distances possibles
– savoir exactement où chaque ballon est tombé
– les repérer sur une carte
– mesurer les distances parcourues par chaque ballon
– repérer celui qui est allé le plus loin
– calculer la distance moyenne parcourue par un ballon

Nous attendons de récupérer les informations en espérant que des personnes retrouvent nos étiquettes et nous répondent.

Si vous trouvez une de nos étiquettes, n’hésitez pas à nous contacter dans les commentaires de cet article ou sur notre compte Twitter  @CM2_CHAPELLE. Merci.

 

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Qu’est-ce qu’un protocole expérimental ?

Après plusieurs séances d’expériences en sciences, nous avons réfléchi à ce qu’est un protocole expérimental. Un protocole expérimental sert à répondre à une question scientifique  qu’on se pose. Voici tout ce que doit comporter un protocole expérimental d’après nous :

– préparer une expérience à l’avance
– réfléchir à comment elle devrait se passer: émettre des hypothèses
– préciser les différentes étapes et le matériel nécessaire à l’expérience
– noter les observations pendant l’expérience: schématiser et écrire ce qu’on voit et ce qu’on fait
– recueillir les données de l’expérimentation
– réfléchir à ce qui pourrait fausser l’expérience: les biais
– ne changer qu’un variable d’expérience à la fois
interpréter les résultats
– tirer une conclusion
partager les découvertes et résultats

Dans notre prochain article nous vous expliquerons deux protocoles expérimentaux que nous avons testés en classe.

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Bibliographie et sitographie de notre projet ballon Savanturiers

Voici la liste des livres et des sites internet que nous utilisons pour notre projet ballon. Nous complèterons au fur et à mesure de l’avancement du projet ballon montgolfière.
Notre bibliographie :
  • Inventeurs et invention, Lionel Bender, Les yeux de la découverte / Gallimard
  • Air et eau, je m’amuse avec la science, Garry Gibson, Mille page
  • Les explorateurs, Larousse
  • L’espace, Carole Stott, Simon Calder, Lee Peters, Fenêtre Épigones
  • L’air, Le petit chercheur, N. Ardley, Bordas Jeunesse
  • Le vol, de l’abeille à la fusée, Fiona Campbell, Georges Naef
  • Planètes, Émilie Beaumont, Agnès Vandewiele, Pierre Bon, La grande imagerie, Fleurus
  • Et si…? Les avions, Steve Parker, Piccolia
  • Et si…? L’espace, Steve Parker, Noëlle Avril, Piccolia
  • Le temps et les saisons, les enfants découvrent, Time Life Jeunesse
  • L’espace, étoiles, planètes et galaxies, un univers à découvrir, Sue Becklake, Brian Delf, Luciano Cordela, Hachette Jeunesse
  • Grand Larousse Junior, Découvertes Junior, Larousse Gallimard, Pierre Marchand

Notre sitographie :

Les bibliographes,
Maïssa, Noah et Kevin G