Encore un projet enthousiasmant en science et technologie de quatrième secondaire!

La mise en contexte est la suivante : pour faire visiter les Everglades, en Floride, des hydroglisseurs à essence sont utilisés. Toutefois, ils sont très bruyants et polluent abondamment... Un concours est lancé afin de trouver un moyen de faire mouvoir ces hydroglisseurs à partir d’une énergie plus en accord avec un souci de l’environnement... Une équipe d’ingénieurs de Lavallin se propose de participer à ce concours, en utilisant comme base de sa recherche un moteur à interrupteur magnétique conçu par un jeune étudiant américain, il y a quelques années; son invention avait été présentée et récompensée lors d’une Expo-sciences nationale...

Cette équipe d’ingénieurs... est constituée des scientifiques de la quatrième secondaire!

Inventer... en respectant les règles!

S'inspirant d'un projet élaboré par le Centre de développement pédagogique, les trois enseignants de science et technologie de quatrième secondaire – Pierre Desrochers, Denis Noury et Alain Béliveau – ont lancé un double défi à leurs élèves : concevoir et fabriquer un moteur à interrupteur magnétique (MIM) devant être utilisé sur un hydroglisseur, de même qu’un support pour l’interrupteur.

Dans le cadre du projet, les plateformes pour l’hydroglisseur ont été préparées par le technicien en laboratoire, Denis Chénard, et tous les éléments nécessaires à la fabrication du moteur ont été remis aux élèves. Une « gamme de fabrication » très détaillée était également fournie, détaillant toutes les étapes de la conception et de la fabrication du moteur. Rien de moins que 35 pages d’information! Avec tous ces éléments, les élèves devaient concevoir et fabriquer l’électroaimant, la base du moteur, le rotor, etc., puis faire l’assemblage final du moteur.

Cette fois encore, les élèves étaient placés en équipe de deux. Bien installées au laboratoire de technologie, les équipes ont retrouvé des outils déjà familiers : marteaux, tournevis, couteaux à lames rétractables, etc., mais elles ont aussi appris à utiliser les machines outils : perceuse à colonnes, scie à chantourner, scie à ruban, ponceuse à disque. Les élèves ont également eu à réaliser des soudures pour brancher les fils de leur moteur.

Avec de tels outils, la sécurité était primordiale : l'utilisation d’un appareil nouveau nécessite au préalable l’enseignement des manœuvres et des consignes de sécurité. Les élèves ont également eu à répondre à un questionnaire pour vérifier leur connaissance des règles à suivre pour éviter tout accident. De plus, lors des manipulations, un technicien était toujours présent auprès des élèves, permettant ainsi à l’enseignant d’être disponible pour répondre aux nombreuses questions.


Le moteur des ingénieurs du CSJV

Le moteur conçu par le jeune Américain et que nos experts ont choisi de développer comporte un rotor auquel sont fixés des aimants en « terre rare ». Ces aimants sont faits avec des éléments qu’on trouve dans la nature et qui leur confèrent un pouvoir d’attraction magnétique très fort, à tel point qu’il est très difficile de détacher de tels aimants s’ils sont collés ensemble.

La fabrication d’un moteur permet d’aborder des notions complexes – surtout pour qui n’a pas suivi de cours de sciences! – telles que la conductibilité électrique, le magnétisme, l’électromagnétisme, le ferromagnétisme, ou encore la loi d’Ohm...

Armés de toutes les connaissances nécessaires, les élèves ont conçu leur moteur. Lorsque toutes les pièces étaient assemblées, ils pouvaient vérifier le fonctionnement de leur moteur en le branchant. Plusieurs ont été ébahis de constater que ça fonctionnait dès le premier essai... Et lorsque, malheureusement, le moteur refusait de se mettre en marche, les scientifiques n'avaient plus qu'à retourner à leur table de travail pour plancher à nouveau sur leur invention.

Après quoi, il restait à concevoir le support pour l’interrupteur. Celui-ci devait être bien arrimé à l’hydroglisseur et protéger l’interrupteur sans nuire à son bon fonctionnement. Dans ce cas-ci, les élèves recevaient un cahier de charges, incluant la liste des normes à respecter et des contraintes à prendre en compte. Plusieurs matériaux pouvaient être utilisés : plastique, coroplast, bois, vis, équerres, goujons, moulures de bois...

Le test ultime

Moteur fonctionnel, support efficace, il restait à faire l’ultime test sur l’eau; une table de mississipi, recouverte d’un polythène, a été transformée en plan d’eau... Et l’hydroglisseur... glissait (enfin, souvent!)...

Pour clore l'expérience, les scientifiques devaient alors réaliser divers calculs : l’énergie cinétique de l’hydroglisseur, sa vitesse, sa consommation d’énergie, la puissance électrique du moteur...

Pour mieux comprendre toutes les étapes de ce projet et voir à l’œuvre nos jeunes scientifiques, il suffit de regarder la vidéo préparée par Pierre Desrochers en cliquant sur ce lien :

http://edu.csjv.ca/groups/sciencesettechnosec4/wiki/72bf3/Hydroglisseur_2011.html

L’expérience étant concluante, il ne reste plus qu’à transposer les résultats sur les futurs hydroglisseurs des Everglades... 

Marie Douville
Dam'dou rédaction - conception