Cap sur le plaisir dans Exploratek : 3, 2, 1… PARTEZ!

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Médias

Vu de l’extérieur, l’atelier de fabrication Exploratek ressemble à l’atelier du père Noël. Situé au Musée des sciences et de la technologie du Canada à Ottawa, cet espace de bricolage est pourvu d’armoires remplies de matériaux et d’outils. C’est l’endroit par excellence pour quiconque désire démonter des choses, assembler des éléments pour créer, faire bouger ou s’allumer des objets — bref, pour créer tout ce qu’on peut imaginer.

Tout visiteur du Musée qui entre dans Exploratek est invité à relever un défi. Comme employée du Musée des sciences et de la technologie du Canada, je réalise chaque jour toutes sortes de projets amusants. À l’automne, on m’a aussi lancé un défi Exploratek! Ma mission Exploratek me semblait facile au début : concevoir et construire une machine simple pour lancer un projectile au-dessus d’un « champ de bataille » afin de faire tomber un château (possiblement défendu par un méchant sorcier).

Un morceau de carton représentant un château et une catapulte sont placés face à face de chaque côté d’une pièce. Un sorcier a été dessiné sur la photo, derrière le château. Une ligne a été tracée sur la photo pour illustrer la trajectoire que devrait théoriquement suivre le projectile lancé vers le château avec la catapulte.

Le champ de bataille.

J’ai décidé de m’inspirer d’un objet qu’on peut associer aux pirates, aux chevaliers du Moyen Âge, à Léonard de Vinci et au Musée des sciences et de la technologie du Canada : des catapultes!

Qu’est-ce qu’une catapulte?

Une catapulte est une machine simple qui sert à projeter des objets. À l’origine, on a conçu des catapultes pour lancer des projectiles durant les batailles ou des guerres. De nos jours, elles sont utilisées pour diverses raisons; ce sont, entre autres, des jouets, mais aussi des dispositifs pour lancer des citrouilles, et même faire décoller des aéronefs et des avions à réaction sur le pont d’envoi court des porte-avions.

Trois images montrent : 1) une catapulte en blocs LEGO; 2) des catapultes alignées lors d’un concours de lancer de citrouilles; 3) un avion décollant d’un porte-avions.

Une catapulte en blocs LEGO, un concours de lancer de citrouilles et un avion décollant d’un porte-avions grâce à une catapulte.

Le levier de la catapulte transfère l’énergie emmagasinée (ici, dans un élastique tendu) au projectile sous forme d’énergie cinétique (énergie de l’objet en mouvement). En tirant sur le levier de la catapulte, on étire l’élastique, ce qui permet d’emmagasiner l’énergie potentielle. Lorsqu’on lâche le levier, l’énergie emmagasinée est libérée, puis convertie en énergie cinétique et transférée au projectile qui est propulsé dans les airs.

Construction d’une catapulte en pièces K’NEX  

Phase d’essai

Après avoir recruté quelques guides du Musée pour m’aider, j’ai pu commencer les essais.

Lors du premier test, le projectile n’a pas réussi à traverser tout le champ de bataille. De toute évidence, l’énergie cinétique n’était pas suffisante. Pour accroître l’énergie cinétique, il fallait augmenter l’énergie potentielle, donc le nombre d’élastiques!
 

Un bouchon de liège est lancé vers une cible en carton au moyen d’une catapulte faite de pièces K’NEX. Le bouchon tombe loin devant la cible et roule sur le sol.

 

Lors du deuxième tir, le bouchon (ou projectile) a traversé la pièce — génial! Le seul problème à résoudre était la précision du tir. Le bouchon s’est élevé beaucoup trop haut. Nous avons donc apporté quelques ajustements à l’angle du levier de la catapulte et à la tige servant à « bloquer » celui-ci, puis nous avons fait un nouvel essai.

Un bouchon de liège est lancé vers une cible en carton au moyen d’une catapulte faite de pièces K’NEX. Le bouchon est projeté très haut au-dessus de la cible et rate complètement cette dernière.

Ça y était presque! Quand on ne réussit pas du premier coup, on essaie à nouveau! 

Un bouchon de liège est lancé vers une cible en carton au moyen d’une catapulte faite de pièces K’NEX. Le bouchon frappe le sol près de la cible et rebondit derrière elle.

 

Ça y est! VICTOIRE! 

Un bouchon de liège est lancé vers une cible en carton au moyen d’une catapulte faite de pièces K’NEX. Le bouchon atteint la cible et la fait tomber au sol.

 

Et pourquoi pas une catapulte horizontale?

Après avoir réussi à assiéger le château, les guides et moi nous sommes penchés sur d’autres armes de siège. Nous nous sommes demandé s’il était possible de lancer un projectile horizontalement, au cas où il faudrait lancer un projectile sous un obstacle.

Maintenant que la catapulte était solidement assemblée, le moment était venu de la tester à nouveau! Malheureusement, aucune mise au point n’a permis à la catapulte de tirer ses projectiles très loin.

Un bouchon de liège est lancé vers une cible en carton au moyen d’une catapulte horizontale faite de pièces K’NEX. Le bouchon est projeté à quelques centimètres seulement.

 

Cette arme s’est toutefois avérée excellente comme bélier! 

La catapulte horizontale faite de pièces K’NEX est placée à côté d’une cible en carton. Tiré vers l’arrière, puis relâché, le levier de la catapulte fait tomber la cible en carton.

 

Créativité et conception

Tout a commencé lorsqu’un jour, on a voulu savoir comment fabriquer une simple catapulte. En un rien de temps, nous nous sommes retrouvés avec toute une collection! Dans l’atelier dans Exploratek, les visiteurs et les guides du Musée font des expériences en modifiant la tension, la longueur et la taille des pièces, et ils créent par la même occasion une variété d’engins de siège.

Plusieurs catapultes en pièces K’NEX sont alignées près de la cible, qui est un château en carton.

Sur la photo, on voit : un trébuchet fonctionnel (indiqué par la flèche bleue), qui est activé par l’énergie potentielle de la gravité plutôt que par des bandes élastiques; une catapulte compacte (indiquée par la flèche orange), qui est sans doute la catapulte la plus puissante dans la pièce; et une catapulte mobile (indiquée par la flèche verte), qui pourrait s’avérer utile si le sorcier téléportait son château à un nouvel endroit.

Ce dispositif de lancement est mon favori : l’arbalète en pièces K’NEX! Il suffit d’enrouler la bande élastique, puis de la relâcher pour lancer la flèche avec une vitesse étonnamment vertigineuse!Je ne sais pas qui l’a fabriquée, mais je voue une grande admiration à cette personne!. 

La bande d’une arbalète en pièces K’NEX est enroulée, puis relâchée, et une flèche faite de pièces K’NEX est décochée à grande vitesse.

 

Dernières réflexions

Je pensais passer environ une heure dans Exploratek, mais je me suis tellement laissé absorber par le défi (et les suivants!) que j’y suis restée pendant presque trois heures. Je crois que ce sont les possibilités illimitées de ce défi qui l’ont rendu aussi intéressant à mes yeux. Sa simplicité apparente (le défi consiste à construire une machine pour lancer un bouchon d’un bout à l’autre de la pièce) est trompeuse.

Le dispositif créé peut être d’une très grande simplicité ou d’une complexité technique telle que sa construction pourrait accaparer un ingénieur pendant des heures! J’ai dû résoudre de nombreux problèmes de conception tout au long du processus, mais la nature du défi m’a incitée à revoir mon concept, à formuler et à tester des hypothèses, à collaborer avec d’autres personnes et à évaluer les résultats obtenus.

Les activités de bricolage comme celles-ci sont importantes parce qu’elles aident les enfants (et les adultes!) à comprendre comment les choses fonctionnent et qu’elles leur donnent l’occasion de réfléchir, pendant leurs temps libres, à des idées afin de les approfondir et de les tester, et ce type de réflexion favorise l’invention et de l’innovation. Cela montre bien que, pour stimuler l’esprit critique et la créativité, on n’a pas besoin de faire des plans compliqués!

Vous aimeriez essayer cette activité?

Le défi d’une semaine 3, 2, 1… Partez! est l’un des plus populaires d’Exploratek, et il est mis au programme assez régulièrement. S’il vous intéresse, consultez la page consacrée à Exploratek. Vous pouvez également visiter le Musée des sciences et de la technologie du Canada pour vous informer du défi de la semaine.

A K'NEX catapult

Relevez ce défi à la maison! 

Vous pouvez aussi construire des catapultes à l’aide d’un élastique et de nombreux objets que vous trouverez chez vous. Tentez l’expérience avec des blocs LEGO, des bâtonnets de bois, des crayons, des pièces de construction Tinkertoy, des canettes de boisson gazeuse, du carton ou tout autre objet à votre disposition! Fouillez dans le sous-sol, dans la corbeille à papier, dans le tiroir fourre-tout et dans le garage pour dénicher des objets qui pourraient vous servir à construire votre catapulte. Les petits objets, comme des bonbons, des boules de papier d’aluminium, des pompons, des billes, des blocs LEGO ou des bouchons, font d’excellents projectiles. Assurez-vous simplement de lancer votre projectile dans un endroit sécuritaire, où vous ne risquez pas d’atteindre quoi (ou qui) que ce soit d’autre que la cible choisie.

Nous aimerions bien voir vos créations! Publiez votre photo dans les médias sociaux en ajoutant le mot-clic #Exploratek dans votre message.

Et rappelez-vous de poser beaucoup de questions! En voici quelques-unes pour vous inspirer :
●    Est-ce qu’une boulette de papier parcourt la même distance qu’une balle de ping-pong? Qu’en est-il d’une guimauve?
●    Combien d’élastiques peut-on ajouter pour augmenter la distance parcourue?
●    Que diriez-vous d’ajouter une deuxième cuillère en plastique pour faire un lanceur double?
●    Quelle modification apporteriez-vous au dispositif (pièce plus longue, plus courte, etc.) pour lancer le projectile plus loin?

Auteur(s)
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Michelle Campbell Mekarski

En tant que conseillière scientifique au Musée des sciences et de la technologie du Canada, Michelle Campbell Mekarski vise à combler l’écart entre la communauté scientifique et le public en rendant les sciences et la technologie intéressantes, accessibles et amusantes. Détentrice d’un doctorat en biologie évolutionniste et en paléontologie, elle possède de nombreuses années d’expérience en conception et en animation d’activités de vulgarisation scientifique. Dans ses temps libres à l’extérieur du Musée, elle enseigne à l’Université d’Ottawa ou à l’Université Carleton, fouille le sol à la recherche de fossiles ou se détend au bord de l’eau.