Comment concevoir un élévateur à énergie éolienne?
Moulin à vent (George W Johnson, Getty Images)
Moulin à vent (George W Johnson, Getty Images)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Conçois un appareil qui utilise la force du vent pour soulever un petit objet.
Pense à utiliser le processus Concevoir et construire pour ce défi.
Cette activité permettra de développer les compétences liées aux phases « identifier le problème », « Effectuer des recherches », « Rechercher des idées » et « Planifier » de ce processus. La partie optionnelle peut également contribuer aux phases de « Créer » et « Tester et évaluer ».
Matériel
- Crayon
- Papier
Matériel optionnel :
- Ruban adhésif
- Ciseaux
- Papier recyclé et/ou notes adhésives
- Ficelle
- Pailles
- Bâtonnets de bricolage
- Carton recyclé
- Laine ou fil
- Cure-pipes
- Charge pour les tests
Marche à suivre!
Imagine que tu es un ingénieur ou une ingénieure qui souhaite utiliser l’énergie éolienne pour soulever des petites charges. Ta tâche consiste à concevoir un appareil qui utilise l’énergie du mouvement de l’air pour soulever un objet verticalement, un peu comme un ascenseur.
- Identifier le problème - Réfléchis à la façon dont tu peux utiliser l’air et à ce qui pourrait permettre de déplacer la charge.
- Effectuer des recherches - Tu peux lire l’article suivant sur l’énergie éolienne pour avoir quelques idées sur la façon de convertir le mouvement de l’air en énergie mécanique.
- Rechercher des idées – De quels types de pièces as-tu besoin? Qu’est-ce qui va bouger? Comment cela bougera-t-il? Où ira la charge? Conseil : fabrique un virevent en papier et réfléchis à la manière dont tu peux l’utiliser dans le cadre de ton projet.
Comment fabriquer un virevent :
Étape 1 : Découpe un carré de papier.
Image – Version texte
L’illustration montre un carré rose délimité en noir. Un symbole d’une paire de ciseaux figure sur le bord supérieur.
Étape 2 : Coupe vers le milieu à partir de chaque coin.
Image – Version texte
Le carré comporte maintenant une ligne noire diagonale partant de chaque coin. On voit une paire de ciseaux le long du coin supérieur droit. Chaque ligne se termine juste avant le centre du carré. Le centre est marqué d’un petit cercle noir.
Étape 3 : Rabats l’une des pointes vers le centre du carré.
Image – Version texte
L’un des points de coupe situés dans le coin supérieur gauche du carré est enroulé pour rejoindre le cercle au centre du carré de papier.
Étape 4 : En alternant, rabats une pointe sur deux vers le centre du carré. Fixe-les au centre avec une épingle ou un trombone.
Image – Version texte
L’image montre le virevent terminé. En alternance, les pointes sont fixées au centre du papier à l’aide d’une épingle. Les autres pointes ont été laissées là où elles étaient. Elles s’étendent jusqu’aux coins du carré d’origine.
- Planifier – Quelles sont tes meilleures idées? Comment vas-tu montrer aux gens à quoi ressemble ton appareil et comment il fonctionne?
Défi optionnel :
Construis ton élévateur à énergie éolienne! Il ne doit utiliser que l’énergie du vent pour soulever la charge.
Découverte
Le vent est une source importante d’énergie. Il est en action partout! Il fait voler les cerfs-volants et propulse les voiliers. Même ta respiration peut faire tourner un virevent.
Historiquement, les moulins à vent servaient à pomper de l’eau et à moudre le grain. Les éoliennes modernes sont en fait des moulins à vent épurés et hautement technologiques.
Les moulins à vent convertissent l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Cette énergie est utilisée pour déplacer des pièces telles que des palettes ou des meules. Les éoliennes convertissent aussi l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Dans ce cas, l’énergie est utilisée pour déplacer des pièces d’un générateur afin de créer de l’électricité.
Image – Version texte
Voici une photo en couleur d’un moulin à vent sur une colline.
Le moulin à vent est fait de bois avec un petit bâtiment en brique à la base. Il a de longues pales blanches avec des bandes de treillis en bois attachées. Un escalier mène du sol à l’arrière de la structure jusqu’à l’endroit où les pales sont fixées.
Le paysage environnant est formé de collines verdoyantes avec des parcelles d’arbres vert foncé. Le ciel est strié de bleu, de blanc, de gris et de doré.
- Comment pourrais-tu modifier ta conception pour soulever des objets plus lourds? Que dirais-tu de soulever plusieurs objets en même temps?
- Si tu réalisais ta conception pour une entreprise de construction réelle, quels matériaux utiliserais-tu? Quels autres facteurs devrais-tu prendre en compte?
- Quels autres dispositifs à énergie éolienne peux-tu concevoir et construire?
- Consulte cet épisode des Solutioneers (en anglais) pour en savoir plus sur les énergies renouvelables et voir quelques exemples d’élévateur à énergie éolienne terminés.
Qu’est-ce qui se passe?
Le vent est une source importante d’énergie. Il est en action partout! Il fait voler les cerfs-volants et propulse les voiliers. Même ta respiration peut faire tourner un virevent.
Pourquoi est-ce important?
Historiquement, les moulins à vent servaient à pomper de l’eau et à moudre le grain. Les éoliennes modernes sont en fait des moulins à vent épurés et hautement technologiques.
Les moulins à vent convertissent l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Cette énergie est utilisée pour déplacer des pièces telles que des palettes ou des meules. Les éoliennes convertissent aussi l’énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Dans ce cas, l’énergie est utilisée pour déplacer des pièces d’un générateur afin de créer de l’électricité.
Image – Version texte
Voici une photo en couleur d’un moulin à vent sur une colline.
Le moulin à vent est fait de bois avec un petit bâtiment en brique à la base. Il a de longues pales blanches avec des bandes de treillis en bois attachées. Un escalier mène du sol à l’arrière de la structure jusqu’à l’endroit où les pales sont fixées.
Le paysage environnant est formé de collines verdoyantes avec des parcelles d’arbres vert foncé. Le ciel est strié de bleu, de blanc, de gris et de doré.
Pousser l’enquête
- Comment pourrais-tu modifier ta conception pour soulever des objets plus lourds? Que dirais-tu de soulever plusieurs objets en même temps?
- Si tu réalisais ta conception pour une entreprise de construction réelle, quels matériaux utiliserais-tu? Quels autres facteurs devrais-tu prendre en compte?
- Quels autres dispositifs à énergie éolienne peux-tu concevoir et construire?
- Consulte cet épisode des Solutioneers (en anglais) pour en savoir plus sur les énergies renouvelables et voir quelques exemples d’élévateur à énergie éolienne terminés.