PROJET IMPRIMANTE 3D AVEC L’EESA « ESPACE ENSEIGNEMENT »

Introduction

L’idée de ce projet est de réunir 5 écoles bruxelloises, néerlandophones et francophones, afin qu’elles travaillent en équipe durant plusieurs mois à la création d’une maquette de la Station Spatiale Internationale, en utilisant la technologie des imprimantes 3D.

L’intérêt pédagogique principal de ce projet axé sur la thématique de l’ISS, est de confronter les élèves à des situations-problèmes concrètes d’un certain niveau de complexité, qu’ils devront gérer en équipe, tout en leur permettant un contact et un apprentissage réel avec les nouvelles technologies de la création assistée par ordinateur.

Chaque école pourrait se voit attribuer la confection d’une partie de l’ISS et/ou aurait un travail spécifiquement défini, suite à des réunions de groupe. Les principales thématiques techniques développées au cours du projet seront la programmation, l’architecture spatiale, l’utilisation d’une imprimante 3D, etc.

Confectionner et assembler la maquette de l’ISS permet de sensibiliser les élèves à l’exploit technique que représente cette

station, tout autant que de souligner l’ampleur nécessaire de la coopération internationale gravitant autour de celle-ci.

Le présent document s’articule sur 4 points :

– L’intérêt de développer un projet autour de l’ISS et la nécessité du recours à des imprimantes 3D pour la confection de la maquette.

– Exploitation de l’aventure de l’ISS et des thématiques spatiales en tant que catalyseur d’intérêt et de motivation des jeunes envers la science et métiers techniques. Valorisation de l’Agence Spatiale Européenne – ESA en tant que vecteur de solidarité et cohésion européennes, tout autant que moteur d’innovations techniques et de développements industriels, et créatrice d’emplois en Europe.

– Le projet en détail.

– Défense du projet.

Les cinq écoles du projet sont : l’Atheneum Etterbeek, le Collège Saint-Michel d’Etterbeek, l’Ecole Européenne Uccle 1, Notre-Dame d’Anderlecht et Pieterscollege van Jette.

En dernier lieu, M. le vicomte Dirk FRIMOUT, premier astronaute belge, en vue de soutenir le projet,   le parraine !

Samantha’s cool Space Station science

 Documentaire superstructure // Station Spatiale Internationale

 Conquête spatiale : Comment vit un astronaute dans la station spatiale internationale ISS ?

LA STATION SPATIALE INTERNATIONALE, « EN BREF »

LES COMETES

Visitez la Station spatiale internationale en deux minutes:

 

Exercices Chimie pour élèves de 3è + animations scientifiques

Cliquer sur le lien ci-dessous pour commencer les exercices :

–> Exercices de Chimie

Vous trouverez également sur ce site des animations géniales pour bien comprendre les secrets de la chimie, de la physique, de l’électricité, de la mécanique,… (jouer, expérimenter, observer, mesurer et interpréter) en cliquant sur le lien suivant :

–> Animations

conducteurs métaux

 

 

 

Mise en évidence de la force de Lorentz, par Professeur Benyaich

Mise en évidence de la force de Lorentz

 

Solution de CuSO4

Deux électrodes en cuivre placées
dans une boîte de Pétri

Poussière de bois à la surface de la solution

     Photo du montage

Description :

Les ions d’une solution aqueuse d’un électrolyte, en mouvement entre deux électrodes, subissent une force de Lorentz lorsqu’un champ magnétique est appliqué à la solution. La déviation des ions est repérée par de la poussière de bois.

Pourquoi ?

Cette expérience est à présenter à la fin de la partie du cours sur la force de Lorentz. Elle permet, notamment, de:
– tester les connaissances sur la force de Lorentz (évaluation formative).
– faciliter la compréhension, par les élèves, des applications de la force de Lorentz, notamment le spectromètre de masse et le cyclotron. En effet on retrouve dans ces derniers le même principe de base: des particules chargées décrivent une trajectoire circulaire lorsqu’elles sont soumises à un champ magnétique perpendiculaire au vecteur vitesse.

Cette expérience possède aussi l’avantage d’être facile à réaliser.
Le matériel requis est aussi facile à trouver ou à fabriquer.

Appareillage utilisé :

Matériel : deux générateurs, deux multimètres, une bobine, des fils de connexion, deux électrodes circulaires en cuivre, une boîte de Pétri en verre (sans couvercle), une solution de CuSO4.
Quelques précisions:
-Bobine : nombre de spires : 1000, résistance: 10 Ohms, longueur : 70 mm, munie d’un noyau de fer doux (on peut aussi utiliser un aimant permanent, voir plus loin)
-Rayons des électrodes : Anode : 2.5 cm; Cathode : 5 cm.
-Rayon de la boîte de Pétri : 5.5 cm.
-Solution de CuSO4 : 8g dans 80 ml d’eau.

Quelques astuces et tours de main :

-Vérifier que les deux électrodes plongent bien dans la solution.
-Vérifier que le champ magnétique est bien appliqué dans la région inter-électrodes.
-Bien nettoyer les électrodes avant (et après) utilisation.
Les électrodes peuvent être fabriquées en découpant une fine plaque en cuivre.

Fonctionnement :

-Préparer la solution aqueuse de CuSO4.
-Mettre les deux électrodes circulaires dans la boîte de Pétri et brancher les ensuite au premier générateur.
-Connecter la bobine au deuxième générateur.
-Verser la solution dans la boîte et placer la sur la bobine.
-Mettre un peu de poussière de bois au dessus de la solution.
-Allumer les deux générateurs:
(à titre d’exemple : valeurs des tensions appliquées : 6 V pour le générateur 1; et 13 V pour le générateur 2.)
-Observer le résultat.

Résultats :

Voici les résultats typiques en vidéo : cliquez sur l’image

 

Sous l’action du champ magnétique crée par l’électroaimant, les ions Cu2+ et SO42- subissent une force de Lorentz et décrivent ainsi une trajectoire circulaire.
En inversant le sens du courant électrique, le vecteur champ magnétique change de sens, la solution tourne dans l’autre sens.

Interprétation :

Les ions Cu2+ et SO42- ont des charges de signes opposés. Leurs vecteurs vitesses sont de sens opposés (les ions Cu2+ migrent vers la cathode, alors que les ions SO42-  migrent vers l’anode). Par conséquent, le produit de la charge par le vecteur vitesse, contenu dans l’expression vectorielle de la force de Lorentz, est de même signe pour les deux ions. Résultat: la force est dans le même sens pour les deux ions.

Détails techniques supplémentaires :

-La même expérience peut être réalisée avec un matériel plus simple en remplaçant l’électroaimant (générateur et bobine) par un aimant.
-On peut avoir les mêmes résultats en appliquant une tension plus basse à la solution : par exemple pour un volume de 40 ml de solution on peut descendre jusqu’ à 1V. (d’où une possibilité de remplacer le générateur 1 par une pile !)

Professeur Benyaich