Expérience avec le polystyrène : Interprétation et critiques

Interprétation : Il n’y a pas de bille à côté du ventilateur, elles sont emportées par le vent.

Quand le vent a une vitesse plus élevée, les billes sont emportées dans un courant d’air sur une distance plus importante.

Trajectoire : La dernière partie correspond à une situation de vent nul. La bille a une vitesseV0, la trajectoire est alors une parabole.

On peut supposer que notre pollen se déposerait sur le sol, sur les fleurs femelles, suivant une courbe qui partirait du sommet de notre courbe (à préciser)

 

Critiques :

Cependant, cette expérience a des défauts car

  • Nous avons laissé tomber le polystyrène devant le ventilateur allumé alors que le pollen est naturellement posé sur les fleurs mâles du panicule sur le maïs lorsqu’il est emporté par le vent, ce qui n’était pas faisable car il aurait fallu poser 1500 grains de polystyrène un par un et allumer le ventilateur ce qui aurait été trop long.
  • Le polystyrène est plus gros que le grain de pollen, notre modèle est-il le bon ?
  • Le « vent » créé par le ventilateur est un tourbillon et non un vent de flux homogène.

Expérience avec le polystyrène : la trajectoire.

Les différents films réalisés nous permettent l’observation de la trajectoire suivante :

trajectoirepoly

Observations trajectoires : Les billes sont lâchées (zone 1), elles arrivent dans le souffle du ventilateur (zone 2) sont déplacées par le vent, puis elles tombent en décrivant une parabole quand il n’y a plus de vent(Zone 3).

Nous avons déjà décrit cette partie là dans la partie physique sans frottement.

Expérience avec le polystyrène : Résultats

Résultats :

Observation : pas de bille à côté du ventilateur, (à moins de 20 cm) un pic important et resserré quand le vent est faible et étalé quand le vent est plus fort.

Nous observons qu’avec un «  vent » de 1.5 m/s, les billes tombent sur une grande distance entre 0 et 120 cm du ventilateur avec une grande quantité qui se situe entre 20 et 40cm. Avec un « vent » à 3.5 m/s ou de 4.5 m/s , les billes tombent plus souvent entre 40 et140 cm du ventilateur soit plus éloigné que pour le vent de 1.5 m/s.

Distance (en cm) Vitesse = 1,5m/s Vitesse = 3,5m /s Vitesse = 4,5m/s
0-20 3 0 3
20-40 66 9 6
40-60 296 49 50
60-80 122 124 90
80-100 27 140 126
100-120 1 77 120
120-140 7 65 85
140-160 0 23 24
160-180 2 13 15
180-200 1 10 9
200-220 0 3 13
220-240 0 5 4
240-260 0 3 2
260-280 0 2 1
280-300 0 1 1
Total 525 524 549

Expérience avec le polystyrène. Protocole

Matériel :

  • Bâche claire car nous n’avions que cela au pied du ventilateur pour récupérer les billes plus facilement.

Remarque : On a remarqué que mettre du scotch double face sur la bâche pour empêcher les billes de rouler une fois au sol était inutile car la bâche retenait les billes grâce à son électro-staticité ?

  • Nous avons cependant remarqué que les billes ne ressortaient pas assez sur le mur clair de la salle, nous avons donc utilisé une personne porteur d’un manteau noir debout devant le mur face à la caméra pendant le lâcher des billes car nous ne voyions pas les billes à la caméra
  • Ventilateur (modélisation du vent) dont nous avons mesuré la vitesse après l’expérience (= simplification)
  • Billes de polystyrène (modélisation du pollen) de1 mm de diamètre et de 0,5 mg.

Fonction Caméra de notre appareil photo placé de sorte à voir les billes de polystyrène tomber poly1 Protocole :

  • Nous avons lâché les billes de polystyrène devant le ventilateur réglé à trois vitesses différentes tout en filmant.
  • Puis nous avons compté le nombre de billes tous les 20 cm à partir du ventilateur tout en les ramassant, ce qui était la partie la plus longue du travail
  • Complété des tableaux pour comparer ultérieurement les résultats des trois lancers.

Expérience avec du polystyrène

Après nos essais avec de la craie, nous envisageons de remplacer notre pollen par du polystyrène.
Il est 20 fois plus gros que notre pollen.

Voici notre protocole

Nos billes de polystyrène mesure 2 à 3 mm de diamètre et leur masse est d’environ 0,005mg pour 10 billes (précision du millième)

On place un ventilateur sur une table 1,5 m de hauteur.
On place un tas de billes de polystyrène compté au préalable et placé a 20-30 cm du ventilateur.
On étale au sol des bandes de scotch tous les 30 cm face adhérente vers le haut que l’on fixera à l’aide de scotch ou de pâte à fixe.
On allume le ventilateur.
On compte le nombre de billes de polystyrène entre chaque bande de scotch.

On s’attend à avoir la majorité des billes entre les 4 premières bandes de scotch
Résultat : expérience à faire

Expérience craie : Bilan

Nous avons constaté que plus on s’éloigne de la source, moins il y’a de craie.

Cependant, nous ne pouvons évaluer la quantité, il faudrait la peser. Or cette quantité est trop difficile à ramasser et à peser.

Il nous faut un autre élément pour remplacer le pollen.

Nous avons pensé aux billes de polystyrène et à la semoule. La farine aurait été très salissante et aussi difficile à quantifier que la craie.

Expérience de la craie (3)

Nous utilisons désormais un vent de 7 m/s.
OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Sur la droite notre détecteur de « pollen ». Un appareil qui tourne de 12° à chaque fois que l’on envoie une impulsion électrique.
Le détecteur devait nous permettre de savoir à quelle date le pollen était émis. Il n’a pu être prêt à temps. Nous en profitons pour le tester. Il pourra toujours resservir à d’autres projets.
Voici ce que nous observons après 3 essais.
OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Du rouge, du bleu et du rouge.
L’appareil fonctionne bien.

Nous constatons aussi que plus on s’éloigne de la zone où était posée la craie, moins il y a de craie. Comment modéliser cela ?

Expérience de la craie (2)

Nous avons broyé de la craie de couleur.
Nous l’avons stockée dans un papier afin qu’elle ne soit pas humide.
L’expérience de la semaine dernière est recommencée dans les mêmes conditions, distance et vent.
Nous constatons que : lorsque les morceaux sont assez gros, ils volent, si on réduit la taille ils ne volent plus et si on les broie encore, ils volent mais on ne peut les suivre.
Conclusion : la semaine dernière la craie devaient être humide.
Nous pouvons faire voler nos grains de craie.