Une fusée à partir d’une bouteille

Étapes de l’activité

1. Installe-toi dehors, là où il y aura beaucoup de place. L’espace doit être à plat, sans rien autour ni au-dessus de ta tête. N’essaye jamais cette activité à l’intérieur!
2. Insère le bouchon de liège ou de caoutchouc dans le goulot de la bouteille en plastique. Assure-toi qu’il soit bien serré dans le goulot. Si la bouteille n’est pas bouchée hermétiquement, remplace le bouchon ou encore, entoure-le de ruban à conduits pour l’épaissir. Ensuite, retire le bouchon que tu auras réussi à ajuster.
3. La sécurité avant tout! Mets des gants et des lunettes de protection avant de passer à l’étape suivante.
4. Avec l’adulte qui t’aidera, perce un trou au milieu du bouchon. Le trou doit transpercer le bouchon de part en part. Si la perceuse n’a pas de forêt du même calibre que l’aiguille de la pompe, perce un trou à l’aide d’un clou et d’une pince.
5. Traverse le bouchon avec l’aiguille jusqu’à ce quelle soit parfaitement insérée. Pour le vérifier, mets de l’eau dans la bouteille, bouche-la avec le bouchon où se trouve l’aiguille et tourne la bouteille à l’envers. L’eau ne doit pas couler du tout, ni autour du bouchon ni dans l’aiguille. Si l’eau coule, forme un bouchon plus hermétique en ajoutant du ruban à conduits.
6. Laisse l’aiguille dans le bouchon, enlève le bouchon de la bouteille et fixe l’aiguille au tuyau de la pompe pour vélo.
7. Découpe un morceau de carton épais en trois ou quatre triangles de la même grandeur pour donner des ailerons à ta fusée. Tu peux aussi créer des ailerons d’une autre forme.
8. Recouvre les ailerons de ruban à conduits pour les protéger de l’eau.
9. Avec du ruban à conduits, fixe les ailerons à la partie droite de la bouteille qui se rapproche le plus de l’embouchure, de sorte que la base aplatie des ailerons tienne la bouteille en équilibre, car l’embouchure de la bouteille deviendra la base de la fusée.
10. Découpe un morceau de carton fin et donne-lui une forme de cône pour qu’il devienne le nez de la fusée.
11. Fixe le nez sur le fond de la bouteille, qui deviendra le haut de la fusée. Et voilà ta fusée!
12. Crée une plateforme de lancement : pose tes deux briques (en bois, en styromousse ou en brique) côte à côte sur le sol en laissant un espace de 3 ou 4 cm entre elles, là où se posera l’embouchure de la bouteille.
13. Remplis ta fusée-bouteille à environ 40 %.
14. Rebouche la fusée-bouteille et assure-toi qu’elle soit fermée hermétiquement, sans aucune fuite. Ajoute du ruban à conduits au besoin pour éliminer les fuites.
15. Tiens-toi le plus loin possible de la fusée alors que tu pompes l’air dans la bouteille à l’aide de ta pompe pour vélo. Une fois que le bouchon ne sera plus en mesure de supporter la pression dans la fusée, il sautera, et la fusée sera propulsée dans les airs! La sécurité avant tout! Une fois que tu commences à pomper, personne n’approche de la fusée.
16. Note tes observations.

À considérer

• Tu risques de te mouiller en faisant l’expérience. Pour réduire ce risque le plus possible, prépare un lancement sans eau ou emploie un tuyau encore plus long avec ta pompe pour vélo afin de t’éloigner encore plus de l’aire de lancement.
• Après le lancement, la fusée partira très haut. Pour que le soleil ne t’éblouisse pas en observant la hauteur, mets-toi à l’ombre ou demande à quelqu’un d’autre d’observer la fusée à l’ombre.
• Pour transformer cette activité en expérience, crée plusieurs fusées-bouteilles qui varieront selon leurs ailerons, leur nez ou leur grosseur. En changeant la quantité d’eau dans la bouteille, tu obtiens encore d’autres variations. N’oublie pas de noter tes observations!

Qu’est-ce qui se passe?

Le décollage de la fusée-bouteille illustre les trois lois du mouvement de Newton :

1. Première loi : un objet demeurera au repos à moins qu’une force non contrebalancée agisse sur lui. Dans notre cas, la fusée-bouteille reste immobile sur la plateforme de lancement jusqu’à ce que la force produite par la pompe à vélo agisse.
2. Deuxième loi : la relation entre la force, l’accélération et la masse. La force qui pousse la fusée vers le haut dépend du volume d’air qui est pompé dans la fusée. Un peu plus d’eau augmente la masse de la fusée, ce qui augmente la force appliquée alors que l’eau est expulsée par l’air pompé. Ainsi, l’accélération de la fusée vers le haut augmente.
3. Troisième loi : pour chaque action, il existe une réaction contraire égale. La force de propulsion que créent l’eau et l’air expulsés de la bouteille vers le bas provoque la montée de la fusée.

Les quatre forces du vol agissent aussi durant la montée de la fusée-bouteille :

• La traînée s’oppose au mouvement, à cause de la résistance de l’air.
• La portance agit perpendiculairement à la direction du mouvement, ce qui aide à stabiliser et à maîtriser la direction du vol.
• La poussée agit en direction du mouvement pour faire monter la fusée.
• Le poids s’exerce vers le bas, sous l’effet de la gravité.