Fusée cosmique
LA SCIENCE DES FUSÉES
COMMENT FONCTIONNE UNE FUSÉE ?
La fusée a rendu possible la conquête spatiale et constitue sans
aucun doute l'une des plus grandes inventions de l'humanité.
Lorsque l'on pense à une fusée, on imagine immédiatement les
fusées de pointe utilisées lors des missions spatiales. Or, il est
possible d'en comprendre les grands principes à l'aide d'un simple
ballon rempli d'air.
La fusée sous sa forme la plus simple est une chambre contenant
un gaz sous pression. Une petite ouverture à l'une des extrémités
de cette chambre permet au gaz de s'échapper. Lorsque cela se
produit, le gaz exerce une poussée qui entraine la propulsion de la
fusée dans la direction opposée.
Dans le cas d'un ballon, les parois de celui-ci exercent une pression
sur le gaz qu'il contient, qui s'échappe à travers l'embout et envoie
le ballon dans les airs. Les fusées sophistiquées fonctionnent de la
même manière - seule la manière dont le gaz est produit diffère.
Pour les fusées modernes, il s'agit de la combustion de carburant
liquide, solide ou d'une combinaison des deux.
La première fusée telle que nous l'imaginons fut inventée il y a
2000 ans, lorsque les Chinois décidèrent de remplir une tube de
bambou à l'aide de poudre à canon. Lors de sa combustion, la
poudre envoya la fusée de bambou dans les airs pour devenir le
premier feu d'artifice de l'histoire ! Ce n'est qu'au cours des trois
derniers siècles que les scientifiques se sont réellement penchés sur
la science des fusées. En 1687, Sir Isaac Newton, le célèbre
scientifique anglais, a publié ses trois lois du mouvements
universel, qui ont posé les bases de la science moderne.
LA PREMIÈRE LOI DE NEWTON :
LA LOI DE L'INERTIE
Un objet au repos restera au repos et un objet en mouvement
continuera à se déplacer de manière rectiligne, à moins d'être
perturbés par une force extérieure. Pour les fusées, cela signifie
qu'une force doit les pousser à quitter leur station de lancement.
Une fois lancée, la fusée se déplacera en ligne droite. Pour en
modifier la direction ou la vitesse, il faut qu'une autre force soit
exercée.
LA DEUXIÈME LOI DE NEWTON :
FORCE = MASSE X ACCÉLÉRATION
La force est un produit de la masse et de l'accélération (la vitesse).
Le corps d'une fusée est un objet lourd et une force importante est
nécessaire pour le déplacer. Cette force est déterminée par la
masse du carburant en combustion et la vitesse du gaz
d'échappement.
LA TROISIÈME LOI DE NEWTON :
ACTION = RÉACTION
Chaque action entraine une action de force égale et de direction
opposée. Lorsque le gaz s'échappe de la chambre de carburant, il
crée une poussée (action) qui entraine la fusée dans la direction
opposée (réaction)
COMMENT FONCTIONNE VOTRE FUSÉE COSMIQUE ®?
Le mélange de vinaigre et de bicarbonate de soude entraine la
formation de dioxyde de carbone, d'acide acétique et d'eau (qui
sont toutes des substances inoffensives). Au fur et à mesure que
cette réaction se produit au sein de la chambre à carburant de
votre Fusée Cosmique ®, de plus en plus de dioxyde de carbone est
produit, jusqu'à ce que la cavité de la fusée ne puisse plus le
retenir. Le gaz s'échappe ainsi de la fusée, la propulsant dans les
airs. Plus la connexion entre la fusée et la station de lancement
sera forte, plus la quantité de gaz accumulée sera grande - ce qui
permettra à votre fusée de décoller encore plus haut.
MESSAGES DE SÉCURITÉ IMPORTANTS
VOTRE FUSÉE COSMIQUE ® SE PROPULSE À L'AIDE D'UNE
POUSSÉE IMPORTANTE. OBSERVEZ SOIGNEUSEMENT LES RÈGLES
DE SÉCURITÉ SUIVANTES AU LANCEMENT. NE VOUS PENCHEZ
JAMAIS AU-DESSUS DE LA FUSÉE. LE LANCEMENT NE DOIT ÊTRE
EFFECTUÉ QUE PAR DES PARENTS OU DES ENFANTS ÂGÉS DE 14
ANS AU MOINS. LA FUSÉE COSMIQUE ® N'EST PAS UN JOUET
DESTINÉ AUX JEUNES ENFANTS.
1. Veuillez lire les instructions avant de commencer.
2. La supervision d'adultes est nécessaire.
3. Ce kit contient des pièces de petite taille capables d'entrainer un
risque d'étouffement en cas de mauvaise utilisation. N'est pas
destiné aux enfants de 3 ans ou moins.
4. Vérifiez que chaque accessoire soit correctement installé avant
de procéder au lancement.
5. Ne procédez au lancement de l'appareil que lorsque vous vous
trouvez en extérieur que celui-ci puisse atterrir en espace ouvert ou
sur de l'herbe.
6. L'utilisation de lunettes protectrices est recommandées lors du
lancement.
7. Ne dirigez jamais la fusée vers des personnes, animaux,
fenêtres, voitures, etc. Lancez la fusée à partir du sol.
8. Une fois la fusée installée sur la station de lancement et remplie
de vinaigre et de bicarbonate de soude, éloignez-vous-en
rapidement. Ordonnez aux spectateurs de se tenir à au moins 6
mètres de la fusée lors du lancement et de faire attention à la
retombée de l'appareil. N'essayez jamais de rattraper la fusée
lorsque celle-ci retombe.
9. N'utilisez que les carburants recommandés dans ces instructions.
10. En fonctions des conditions de lancement (p. ex. température,
quantité de carburant, etc. ; voir RÉSOLUTION DES PROBLÈMES cidessous), le décollage peut prendre jusqu'à plusieurs minutes.
ATTENTION : ne vous penchez jamais au-dessus de la fusée. Si le
décollage semble avoir échoué, demandez de l'aide à un adulte. Si
une vérification ou un ravitaillement de la fusée est nécessaire,
tenez-la loin de vous et des spectateurs présents et détachez-la de
sa station de lancement.
AUTRES REMARQUES
1. Nettoyez soigneusement la fusée et la station de lancement
après chaque utilisation à l'aide d'eau et de savon avant de la
sécher complètement. L'acidité du vinaigre risque d'endommager la
structure de l'appareil en cas d'entretien négligé.
2. Le carburant (vinaigre et bicarbonate de soude) produira des
éclaboussures au décollage. Tenez-vous à l'écart et portez de vieux
vêtements.
DÉCOLLAGE (DIAGRAMME 1-6)
1. Insérez les ailettes en les faisant glisser. Vérifiez que toutes les
pièces soient correctement installées. Prêtez une attention
particulière à la bague à vis, qui doit être soigneusement vissée afin
d'éviter un échappement d'air.
2. Ajout de carburant : le carburant de votre fusée est constitué de
vinaigre et de bicarbonate de soude. Vous devriez en trouver dans
votre cuisine avec l'aide d'un adulte. À l'aide de la cuillère-mesure
fournie, ajoutez environ 4 cuillerées (4g) de bicarbonate de soude
dans la station de lancement, ce qui la remplira à environ 1/3 de sa
capacité.
3. Versez 25 à 30 ml de vinaigre dans la chambre de la fusée en la
remplissant jusqu'à la marque triangulaire.
4. Tenez votre Fusée Cosmique ® en l'inclinant légèrement vers le
bas afin d'éviter de renverser le vinaigre. À l'aide de votre main
libre, appuyez l'ouverture de la station de lancement contre
l'ouverture de la fusée. (Attention : la fusée peut décoller à tout
moment lorsqu'elle est alimentée en carburant et installée sur la
station de lancement. Maintenez-la toujours fermement jusqu'à ce
qu'elle soit installée et prête au décollage. Ne dirigez jamais
l'appareil vers les personnes à proximité.)
5. Retournez la fusée et la station de lancement et tapotez
légèrement celle-ci afin de mélanger le vinaigre et le bicarbonate de
soude.
6. Installez rapidement la fusée et la station de lancement sur une
surface plate. Ne vous penchez jamais au-dessus de la fusée.
Reculez immédiatement et attendez le décollage. Après le mélange
des deux carburants, vous assisterez à une réaction chimique à
l'intérieur de la fusée. La production du gaz nécessaire au décollage
peut prendre plusieurs minutes. Si votre Fusée Cosmique® ne
décolle pas après 3 minutes, le décollage devra être annulé.
(Demandez l'aide d'un adulte. Une fois de plus, ne vous penchez
pas au-dessus de la fusée.) Tenez la fusée fermement et retournezla pour la détacher de la station de lancement. Vous entendrez un
bruit similaire à l'ouverture d'une bouteille.
DIAGRAMME (1-6)
1. Faites glisser les ailettes dans les fentes prévues à cet effet.
2. Versez environ 4 grammes (4 cuillères-mesures) de bicarbonate
de soude dans la chambre de la station de lancement (en la
remplissant à environ 1/3 de sa capacité).
3. Versez 25 à 30 ml (jusqu'à la marque triangulaire) de vinaigre
dans le corps de la fusée.
4. Appuyez l'ouverture de la station de lancement contre
l'ouverture de la fusée.
5. Tenez fermement l'appareil et tapotez-le légèrement à plusieurs
reprises.
6. Placez la station de lancement sur un espace ouvert et plat.
Reculez et attendez le décollage.
RÉSOLUTION DES PROBLÈMES
Le décollage est trop long ou n'a pas lieu.
Si vous avez suivi les étapes précédentes, votre Fusée Cosmique®
devrait décoller en quelques secondes. Si le décollage n'a pas lieu,
procédez aux vérifications suivantes:
1. Vérifiez d'avoir utilisé les quantités de carburant recommandées
ou ajoutez une petite quantité de bicarbonate de soude pour
accélérer la réaction chimique.
2. Vérifiez que toutes les pièces soient installées de manière
hermétique. Vérifiez que la bague à vis soit bien attachée et
cherchez d'éventuelles fissures sur le corps de la fusée. Si du gaz
s'en échappe, la fusée ne pourra pas décoller. Au fil du temps, la
bague à vis peut se desserrer à cause de l'acidité du vinaigre. Si
cela se produit, appliquez de la colle pour la fixer solidement.
3. Vérifiez que le bicarbonate de soude et le vinaigre soient
complètement mélangés.
4. Vérifiez que la cavité présente dans la station de lancement ait
été soigneusement nettoyée et séchée après le dernier décollage. Si
ce n'est pas le cas, le bicarbonate de soude risque de coller aux
parois et ne se mélangera pas au vinaigre, ce qui affaiblira la
puissance de la réaction chimique.
La station de lancement se détache ou le décollage a lieu trop vite :
Si votre fusée se détache avant le décollage ou que celui-ci se
produit trop rapidement, procédez aux vérifications suivantes:
1. Vérifiez d'avoir utilisé les quantités de carburant recommandées
ou ajoutez une petite quantité de bicarbonate de soude pour
accélérer la réaction chimique.
2. Vérifiez que la fusée et la station de lancement soient
correctement attachées.
3. Veillez à ne pas secouer le vinaigre et le bicarbonate de soude
trop violemment ou trop longuement.
La fusée ne décolle pas assez haut :
1. Vérifiez que toutes les pièces soient installées de manière
hermétique. Si du gaz s'en échappe, la fusée ne pourra pas
décoller. Au fil du temps, la bague à vis peut se desserrer à cause
de l'acidité du vinaigre. Si cela se produit, appliquez de la colle pour
la fixer solidement.
2. Essayez d'ajouter davantage de bicarbonate de soude.
La température influence le temps de décollage :
La température extérieure exerce une influence sur le temps de
décollage. En effet, la réaction chimique est plus rapide par temps
chaud et plus lente par temps froid. Votre Fusée Cosmique ®
décollera donc plus rapidement par temps chaud. Ajustez la
quantité de bicarbonate de soude si nécessaire : une quantité plus
grande de cette substance accélérera le décollage.
Soyez patient ! Même les grands scientifiques n'ont pas réussi à
faire décoller leur fusée au premier essai ! Des décollages ratés
sont tout à fait possible au début de votre carrière. Continuez à
essayer et enregistrez vos résultats pour découvrir la
fonctionnement optimal de votre Fusée Cosmique ®. Bientôt, elle
décollera dans les airs à près de 10 mètres de haut ! Et souvenezvous : LA SÉCURITÉ PASSE EN PREMIER !
">
