Billes et montagnes russes

, par Phil M.

Description générale

Qu’est-ce qu’un parc d’attractions sans montagnes russes ?
Des montagnes russes existent de ​​toutes formes et de toutes tailles.
Mais comment les montagnes russes fonctionnent-elles réellement ?

Il y a beaucoup de choses qui peuvent fonctionner correctement, mais certaines fois cela peut mal tourner !

Nous pouvons apprendre beaucoup de choses à partir des montagnes russes, notamment la conservation de l’énergie, l’énergie cinétique, la vitesse et la façon cinétique peut être convertie en énergie potentielle et inversement !

Objectifs et connaissances

Aborder les notions d’énergie cinétique, potentielle et réaliser une montagne russe.

Énergie cinétique, énergie potentielle
Conservation de l’énergie
Énergie thermique
Frottements
Vitesse
Trajectoire

Déroulement

Discussion : faire émerger les conceptions initiales - 10 min
Capsule vidéo sur les montagnes russes
Capsule vidéo sur un looping raté (https://youtu.be/kiu3NnN_1JQ)

Comment ça marche ?
À votre avis comment fonctionnent les looping ?
Pourquoi la voiture ne reste pas sur la piste ?

Introduire les notions d’énergie mécanique, d’énergie cinétique et d’énergie potentielle - 5 min
Présenter un mobile sur un plan incliné
Des questions à se poser :

  • De quoi dépend l’énergie cinétique et l’énergie potentielle ?
  • Qu’est-ce que l’énergie mécanique ?
  • Dans quelles conditions y a-t-il conservation de l’énergie ?

Émettre des hypothèses
Dessiner un modèle de montagne russe, contenant dans un premier temps une simple colline.
Quels paramètres influent sur la vitesse ?
Comment varie la vitesse en fonction de la hauteur ?
Comment varie la vitesse en fonction de la masse ?

Écrire des phrases du type : Si.... alors....

Exploration
Simulations :
- Rampe de skate : https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-skate-park-basics/latest/energy-skate-park-basics_fr.html
- Montagne russe : http://content3.jason.org/resource_content/content/digitallab/4859/misc_content/public/coaster.html

Questionnaire :

Évaluation :
Vous devez construire une montagne russe qui comporte au moins une colline et un looping.
Que devez vous prendre en considération ?
Vous devrez indiquer les points d’énergie potentielle maximale et minimale, et les points d’énergie cinétique maximale et minimale.

Vidéo Montagnes russes
Fake : https://youtu.be/eYDjV7ajuMo
Maquettes :
https://youtu.be/qdXRnm9y__Y
https://youtu.be/e2JbR57JeAo

Variantes
Quelle hauteur pour passer le looping ?