Comment construire un abri pour protéger des figurines du vent?

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Concevoir et construire une structure capable de protéger des figurines du vent.

Ce dont tu as besoin

  • 2 petites figurines mesurant environ 5 cm (2 po) (p. ex. personnages LEGO® ou Playmobil®)
  • un bout de ficelle d’une longueur de 50 cm (18 po)
  • 6 bâtonnets de bois (p. ex. bâtonnets de popsicle)
  • une demi-feuille de papier format lettre, soit 27,9 sur 10,8 cm (8,5 po sur 5,5 po) 
  • 1 morceau d’adhésif réutilisable (p. ex. Sticky Tack ou Blu Tack), de la taille d’un ongle
  • 1 morceau de carton
  • des ciseaux
  • 1 ventilateur électrique

Précautions à prendre!

Fais attention quand tu utilises un ventilateur électrique. Garde tes doigts loin de l’hélice.

Ce que tu dois faire

  • Deux figurines ont fait naufrage sur une île tropicale. Ton défi consiste à concevoir et à construire un abri pour elles. Leur abri doit résister au vent produit par un ventilateur électrique.
Plage d'une île
Île tropicale sur laquelle les figurines ont fait naufrage (Source: deezaat via iStockphoto)
  • Tu dois utiliser seulement les outils et les matériaux fournis. 
  • Pose le morceau de carton sur une table : il sera la base de ton abri. Fixe ta structure au carton à l’aide de l’adhésif réutilisable. Tu ne dois pas utiliser l’adhésif pour quoi que ce soit d’autre.
  • Quand tu auras fini de construire ta structure, place-la à une distance de 60 cm (2 pieds) du ventilateur électrique. Dirige le ventilateur directement sur ta structure.
  • Règle le ventilateur à la position la plus basse, et fais-le fonctionner pendant 30 secondes. Si ta structure résiste à un « vent » de cette force, fais fonctionner le ventilateur à la position suivante pendant 30 secondes. Continue ainsi jusqu’à ce que le ventilateur fonctionne à la position la plus élevée.
  • Tu auras relevé le défi si ta structure répond à ces 2 exigences : 
    • tes figurines doivent pouvoir s’asseoir en toute sécurité sous leur abri; 
    • l’abri que tu as construit doit résister pendant au moins 30 secondes au vent produit par le ventilateur électrique réglé à la position maximale.

Qu’est-ce qui se passe?

Du vent est créé lorsque l’air passe d’une zone de haute pression à une zone de basse pression. Les îles tropicales peuvent être exposées à des vents très violents pendant un ouragan.

Les ouragans se forment lorsque l’air chaud et humide qui se trouve au-dessus de l’océan monte rapidement, créant une zone de basse pression dans laquelle l’air s’engouffre. Ce nouvel air se réchauffe et monte lui aussi dans les airs. Ce cycle peut mener à des vents violents pouvant ravager les îles et les zones côtières. 
 

 

Qu’est-ce qui se passe?

Du vent est créé lorsque l’air passe d’une zone de haute pression à une zone de basse pression. Les îles tropicales peuvent être exposées à des vents très violents pendant un ouragan.

Les ouragans se forment lorsque l’air chaud et humide qui se trouve au-dessus de l’océan monte rapidement, créant une zone de basse pression dans laquelle l’air s’engouffre. Ce nouvel air se réchauffe et monte lui aussi dans les airs. Ce cycle peut mener à des vents violents pouvant ravager les îles et les zones côtières. 
 

 

Pourquoi est-ce important?

Les grands vents ont un impact important sur les villes situées près de l’océan. Les tempêtes peuvent causer pour plusieurs milliards de dollars de dommages aux bâtiments et aux autres structures. De nombreuses personnes peuvent être coincées sous les décombres, grièvement blessées ou même tuées. Les bâtiments qui résistent aux vents violents contribuent à assurer la sécurité des personnes.

Il est important de réfléchir à la fois à la forme d’un bâtiment et aux matériaux utilisés pour le construire. Par exemple, les toits à quatre côtés inclinés et sans surplomb réduisent la résistance au vent. Les constructeurs peuvent choisir des matériaux comme des poutres d’acier et des parements de ciment qui peuvent résister à de grands vents. La construction de structures capables de résister à des vents violents protège la vie et les habitations de milliers de personnes.

Structures avec ou sans des toits à l'épreuve des ouragans
À gauche : maison traditionnelle surmontée d’un toit à deux versants avec corniches. À droite : toiture à quatre versants et sans corniches (©2020 Parlons sciences d'après une image de Doug White Architecture)

Pourquoi est-ce important?

Les grands vents ont un impact important sur les villes situées près de l’océan. Les tempêtes peuvent causer pour plusieurs milliards de dollars de dommages aux bâtiments et aux autres structures. De nombreuses personnes peuvent être coincées sous les décombres, grièvement blessées ou même tuées. Les bâtiments qui résistent aux vents violents contribuent à assurer la sécurité des personnes.

Il est important de réfléchir à la fois à la forme d’un bâtiment et aux matériaux utilisés pour le construire. Par exemple, les toits à quatre côtés inclinés et sans surplomb réduisent la résistance au vent. Les constructeurs peuvent choisir des matériaux comme des poutres d’acier et des parements de ciment qui peuvent résister à de grands vents. La construction de structures capables de résister à des vents violents protège la vie et les habitations de milliers de personnes.

Structures avec ou sans des toits à l'épreuve des ouragans
À gauche : maison traditionnelle surmontée d’un toit à deux versants avec corniches. À droite : toiture à quatre versants et sans corniches (©2020 Parlons sciences d'après une image de Doug White Architecture)

Pousser l'enquête

  • Ta structure peut-elle résister à des vents venant de toutes les directions? Fais pivoter ta structure de façon à tester chacun de ses côtés à tour de rôle.
  • Peux-tu fabriquer une structure qui protégera tes figurines aussi de l’eau ?

Pousser l'enquête

  • Ta structure peut-elle résister à des vents venant de toutes les directions? Fais pivoter ta structure de façon à tester chacun de ses côtés à tour de rôle.
  • Peux-tu fabriquer une structure qui protégera tes figurines aussi de l’eau ?

Pour en savoir plus

Météorologie : le vent (2020)
Ce document d’information de Parlons sciences explique ce qui cause le vent et comment le mesurer. 

D'où viennent les ouragans? (2019)
Cet article de Parlons sciences explique comment se forment les ouragans, les endroits où ils frappent et les dégâts qu’ils peuvent causer.

Comment et où se forment les ouragans 
Cet article d'Environnement et Changement climatique Canada fournit plus de détails sur les processus, y compris plusieurs diagrammes.

5 choses à savoir sur les Tempêtes (2019)
Cette vidéo du Monde de Jamy explique ce que sont et comment se forment les ouragans, les cyclones et les typhons.

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5 choses à savoir sur les Tempêtes (2019)
Cette vidéo du Monde de Jamy explique ce que sont et comment se forment les ouragans, les cyclones et les typhons.

Références

Doug White Architecture. (n. d.). Design Guidelines for Hurricane Resistant Buildings.

NASA Science. (2019). How Do Hurricanes Form? 

New Jersey Institute of Technology. (2007). Home Shapes And Roofs That Hold Up Best In Hurricanes. Science Daily.

UCAR Center for Science Education. (n. d.) Hurricane Damage.

Références

Doug White Architecture. (n. d.). Design Guidelines for Hurricane Resistant Buildings.

NASA Science. (2019). How Do Hurricanes Form? 

New Jersey Institute of Technology. (2007). Home Shapes And Roofs That Hold Up Best In Hurricanes. Science Daily.

UCAR Center for Science Education. (n. d.) Hurricane Damage.