Guide d’animation DÉFI PASSION POUR L’AVIATION

Objectifs du défi Le défi Passion pour l’aviation propose aux élèves d’améliorer un prototype de planeur en s’appuyant sur des concepts scientifiques et technologiques pertinents. Les élèves seront également initiés à l’utilisation de différents matériaux ainsi qu’aux techniques de travail utilisées dans la conception d’un avion.

Contexte : Défi Passion pour l’aviation

Activité 1 : Forces du vol  Vidéo Comment un avion vole-t-il? par Kézako (d’Unisciel) Intention d’écoute : Observations à propos du vol  Les caractéristiques qui permettent à un avion de voler.  Les forces agissant sur un avion en vol. Quelle information contenue dans la vidéo pourrait servir à améliorer le planeur?

Kézako : Comment un avion vole-t-il?

Quatre forces en jeu Poussée Poids Portance Traînée

Nuisibles ou essentielles, ces forces? ForceAvantage ou inconvénient Explication PousséeAvantageL’avion doit avancer pour voler. TraînéeInconvénientLa résistance de l’air s’oppose à la poussée. PortanceAvantageC’est la portance de l’air qui permet le vol; sans air, pas d’avion. PoidsAvantage et inconvénient Essentiel à l’atterrissage, le poids attire l’avion au sol mais il doit d’abord être vaincu au décollage et en vol.

Activité 1 : Forces du vol  Exercice de comparaison

Activité 1 : Forces du vol (suite)  Exercice de comparaison Objet 1Objet 2Comparer & Analyser Vélo 1925 Vélo de triathlon 2015 Des matériaux plus légers réduisent le poids du vélo de Avion 1925 Avion 2015 L’avion de 2015 a deux moteurs, ce qui améliore la poussée. Pingouin Aigle Avec des ailes plus longues, l’aigle bénéficie d’une plus grande portance. Casque rond Casque pointu Le casque pointu offre moins de friction dans l’air, ce qui diminue sa traînée. FourgonnetteVoiture de courseLa voiture de course a une masse plus petite que la fourgonnette, un meilleur aérodynamisme et un moteur plus puissant, ce qui lui donne un poids plus faible, une traînée plus faible et une poussée plus forte.

Activité 2a : Assemblage du planeur  Liste de matériel requis pour l’assemblage du planeur : Gamme de fabrication Éléments prédécoupés Matériaux : colle, lignes de colle, bâtons de bois, gomme adhésive, etc. Outils : ciseaux, couteau à lame rétractable

Activité 2b : Faire l’essai et mesurer de la trajectoire de vol du planeur Passion pour l’aviation  Est-ce que le planeur est assemblé?  Est-ce que votre rampe de lancement est prête? Si vous avez répondu oui à ces deux questions, il est temps de mettre votre planeur à l’épreuve!

Activité 2b : Faire l’essai et mesurer de la trajectoire de vol du planeur Passion pour l’aviation (suite)  Dans votre Cahier de l'élève, prenez note des observations suivantes :  Esquissez la vue de côté et d’au-dessus de la trajectoire de vol dans votre Cahier de l'élève. Exemple : Vue de côtéVue de dessus PLANEUR D’ORIGINE Allongement de l’élastique 20 cm Hauteur maximale de la trajectoire de vol Distance Autres observations

Activité 2b : Faire l’essai et mesurer de la trajectoire de vol du planeur Passion pour l’aviation (suite)  Il est maintenant temps pour vous de vous poser quelques questions. Notez ces interrogations et vos prévisions dans votre Cahier de l'élève (Question 7). Pensez à quelques-unes des raisons pour lesquelles votre planeur a suivi la trajectoire que vous avez observée.  Pour quelle(s) raison(s) le planeur a-t-il suivi une des trajectoires ci-dessous?

Activité 3 : Vers un planeur expérimental  Dans votre Cahier de l'élève  Énumérez une liste de variables que vous pourriez modifier afin d’améliorer la trajectoire de vol de votre planeur.  Choisissez la variable indépendante que vous voulez modifier.  Choisissez la variable dépendante que vous mesurerez.  Nommez quelques paramètres qui seront contrôlés.  Nommez le problème que vous souhaitez explorer et affirmez votre hypothèse.  Faites des modifications à votre planeur en fonction de votre hypothèse.  Refaites l’essai de votre planeur.  Réfléchissez sur les résultats observés.

Vous rappelez-vous le défi Passion pour l’aviation? Rafraîchissons-nous la mémoire avant de nous lancer dans la conception de votre planeur amélioré!

Nuisibles ou essentielles, ces forces? ForceEffet sur le vol PousséeLes moteurs permettent à l’avion de se déplacer. Ce déplacement permet à l’avion de voler grâce à la portance. TraînéeLa résistance de l’air doit être compensée en vol par la poussée des moteurs et minimisée par l’aérodynamisme du fuselage. PortanceC’est la portance de l’air qui permet le vol, sans air, pas d’avion. De façon générale, pour les planeurs, plus les ailes sont grandes, meilleure est la portance. PoidsLe poids correspond à la force gravitationnelle qui tend à retenir l’avion au sol.

Matériaux, conditions atmosphériques, adaptations physiques d’animaux CatégorieExempleAvantageInconvénient Matériaux Bois Métal Plastique Fibre de carbone Le bois est un matériau durable. Le bois alourdit l’avion. Conditions atmosphériques Courant d’air Couche atmosphérique Le courant-jet permet à l’avion de se déplacer plus rapidement s’il va dans le même sens. Il est alors plus difficile d’aller à contre-courant. Adaptations physiques Envergure des ailes Forme du corps Les grandes ailes permettent de planer plus longtemps. De longues ailes ne permettent pas des vols de précision.

Planification, construction et mise à l’essai du planeur amélioré

À bien y penser Modifications au planeurÀ conserver ou non?