Construisez une machine hydroélectrique

Quoi faire :

1. Au milieu du côté de la tasse en polystyrène, percez une fente de 2,5 cm perpendiculairement à l’ouverture. Percez ensuite une autre fente d’environ 2,25 cm à côté de la première. Répétez ceci tout autour de la tasse, jusqu’à ce que vous ayez 8 fentes à distances égales.
2. Percez le fond de la tasse avec la brochette ou la fine paille aussi près que possible du centre. Ce sera l’arbre de transmission de votre turbine. Il devrait être plus long que la tasse.
3. Demandez l’aide d’un adulte et coupez les extrémités d’une bouteille d’eau en plastique ordinaire. Ensuite, coupez 8 bandes d’environ 11,5 cm de long et 2,5 cm de large sur le côté de la bouteille. Ce seront les aubes de votre turbine.
4. Insérez une aube de turbine (une bande de plastique) dans une des fentes de votre tasse en polystyrène et collez-la à la brochette, à l’intérieur de la tasse. Répétez cette opération avec les 7 autres lames et fentes. Mettez la tasse en polystyrène de côté pour l’instant.
5. Collez les deux grands gobelets en plastique l’un à l’autre en les plaçant fond contre fond.
6. Coupez une grande paille d’une longueur d’environ 11,5 cm. Collez la paille raccourcie sur l’ouverture d’une des tasses collées l’une à l’autre. Mettez les tasses de côté, pour l’instant.
7. Demandez l’aide d’un adulte pour cette étape. Prenez un petit gobelet en papier et percez 2 trous l’un en face de l’autre sur les côtés de la tasse, près de l’ouverture.
8. Coupez un morceau de ficelle d’au moins 40 cm et faites-le passer à travers les trous du gobelet en papier. Tirez sur les deux côtés de la ficelle de chaque côté de l’ouverture de la tasse et attachez-les ensemble pour créer une poignée à quelques centimètres de l’ouverture. Il devrait rester un long bout de ficelle en haut de la poignée.
9. Placez quelques petits objets, tels que des pièces de monnaie ou des perles, dans le gobelet en papier. Mettez le gobelet en papier de côté, pour l’instant.
10. Il est temps d’assembler votre machine! Prenez vos tasses collées par le fond – le côté paille sur le dessus. Ensuite, mettez votre gobelet en polystyrène sur le côté et placez l’arbre de transmission déjà fixée (la brochette ou la paille mince) à l’intérieur de la grande paille scotchée aux gobelets collés par le fond. L’arbre de transmission devrait dépasser à l’autre bout de la paille.
11. Maintenant, prenez votre gobelet en papier. Attachez le bout libre de la poignée en ficelle à l’extrémité de l’arbre de transmission dépassant à l’extérieur de la paille.
12. Enroulez un élastique autour de l’extrémité de l’arbre de transmission, le plus près possible de la corde, pour empêcher cette dernière de tomber en tournant.
13. Placez l’appareil dans un grand seau, dans un récipient ou dans votre évier. Versez avec précaution de l’eau sur les aubes de votre turbine qui dépassent de la tasse en polystyrène. Regardez la turbine soulever les gobelets en papier!

À noter : Soyez prudent lorsque vous testez la quantité d’eau nécessaire pour faire tourner la turbine. Si vous ajoutez trop d’eau trop rapidement, cela pourrait briser les aubes ou faire tourner l’arbre de transmission trop rapidement.

Essayez ceci!

Créez une nouvelle turbine en créant des aubes de différentes tailles ou faites de matériaux différents, comme des cuillères en plastique, ou essayez d’augmenter ou de diminuer le nombre d’aubes. Vos modifications ont-elles amélioré la machine?

Ajoutez plus de petits objets dans votre gobelet en papier pour voir combien de poids la machine peut soulever! Une autre chose que vous pouvez essayer est d’accrocher le gobelet en papier sur le bord d’une table à l’aide d’un morceau de ficelle plus long. N’oubliez pas de prendre note de vos modifications et de vos résultats!

Comment ça fonctionne?

La gravité fait tomber l’eau sur les aubes, ce qui fait tourner la turbine. La brochette que vous y avez installée agit comme un arbre de transmission. Lorsque ce dernier tourne, la ficelle s’enroule autour de lui, soulevant le gobelet en papier.

Des centrales hydroélectriques utilisent l’énergie potentielle de l’eau qui tombe pour produire de l’électricité. Au sommet d’une cascade ou d’un barrage artificiel, l’eau se déverse dans une prise d’eau pour entrer dans la centrale. Ensuite, elle se déplace vers le bas le long d’un tube en pente appelé conduite forcée. Ce voyage transforme l’énergie potentielle du haut de la chute en énergie cinétique.

L’eau atteint et pousse l'une après l'autre, les aubes d’une turbine située au fond de la conduite forcée. Les aubes de la turbine sont fixées à un rotor et à un arbre de transmission – tout comme votre tasse en polystyrène et votre brochette ou votre paille – ce qui fait ensuite tourner un générateur contenant des aimants et des bobines métalliques. La rotation du générateur produit de l’électricité à haute tension.

Ce courant électrique se déplace à travers les lignes de transmission vers un transformateur qui, lui, abaisse la tension du courant afin qu’il puisse être utilisé en toute sécurité dans nos maisons.