Promotion des sciences

Premier vol du ballon solaire

Écrit par E.THIBAULT le . Publié dans Promotion des sciences

Les objectifs de ce premier essai étaient les suivants :

- Savoir si le dispositif électronique de descente du ballon fonctionne et est précis quand  à l’altitude choisie ;

- Savoir si le ballon parvient  à se retourner convenablement ;

- Savoir si le ballon ne redescend pas trop vite.

Première tentative de lâcher : Jeudi 12/05/2011 à 19h45

Après avoir testé le retournement du ballon dans le gymnase du lycée le midi, nous avons effectué les derniers réglages dans la nacelle une fois les cours terminés.

 

Nous avions disposé des bâches par terre pour éviter que le ballon ne s'abîme avec la surface au sol. Puis le gonflage a commencé. En raison d'un vent assez fort, nous avons tenté de maîtriser le plus longtemps possible le ballon à l'aide de filets.

Plusieurs problèmes sont ensuite survenus. D'un côté, l'émetteur radio nommé KIWI, n'envoyait plus aucune valeur concernant le capteur de pression en raison d'un fil électrique qui s'était débranché. D'autre part un autre fil n'avait pas été reconnecté au dispositif de retournement du ballon lors du changement des piles ce qui nous donnait des valeurs totalement fausses pour le suivi du fonctionnement de ce dispositif…La boîte étant fermée, nous avons du la ré-ouvrir, ce qui nous a fait perdre quelques minutes précieuses dans le sens où le soleil descendait de plus en plus dans le ciel.

Motivés et excités nous avons - malgré des conditions peu favorables - tenté un lâcher.

Dans un premier temps monsieur Thibault a commencé a avancé avec le ballon mais celui-ci allait se prendre les arbres, nous avons donc essayé d'attendre que le vent se calme et d'avoir une meilleure opportunité.

D'un coup le ballon commença à s'élever tout doucement, n'ayant plus de temps à perdre en raison de la chaleur et de la luminosité, il fallut tenter le tout pour le tout. Alix tenta de suivre le plus longtemps possible le ballon, nacelle en main, puis du se résigner : le ballon ne s'étant pas assez élevé, le réflecteur radar s'était accroché dans des arbres, causant la redescente immédiate du ballon et de nombreux trous. Heureusement, un ballon  et une nacelle de secours étaient déjà prêts.

Après avoir rangé le matériel, une partie du groupe parti au radioclub  pour refaire une partie des circuits et s'organiser pour un lâcher prévu dès le lendemain.

Les conclusions furent plutôt unanimes et rapides : nous avions perdu du temps et lâché trop tard, s'ajoutait également un manque d'organisation dû au fait que nous ignorions la façon dont tout se passerait et à notre manque d'expérience.

Une nouvelle façon d'accrocher la nacelle fut mise au point pour gagner du temps. L'analyse du lâcher fut possible grâce à des vidéos, et une organisation beaucoup plus précise et efficace fut décidée pour le lendemain, notamment la check-list et une distribution claire des rôles.

Seconde tentative de lâcher : Vendredi 13/05/2011 à 19h00

Après quelques petites mises au point, notre ballon s’est envolé vers 19h10 depuis le terrain de football situé derrière le Lycée Vaucanson qui a permis  d’avoir un espace plus dégagé. Les vents au sol étaient nettement moins forts que la veille et nous avons eu moins de mal à  contrôler le ballon. Peu de contre-temps cette fois-ci et une organisation bien meilleure : le prof nous  a même félicité !

 

Le ballon s’est élevé très lentement au départ (moins de 1 m/s) car un voile nuageux atténué légèrement le Soleil.

D’après le système GPS et les données que nous avons pu récupérer sur le site aprs.fi (station F6KCI-11), il a atteint 1036 m  à 18h29, soit une vitesse moyenne de moins de 1 m/s sur les 20 premières minutes.

En revanche, 10 minutes plus tard il était à 1859 m et donc cette fois se déplaçait à environ 1,33 m/s.

A 1859m, nous avons pu assister en direct au retournement du ballon. Le dispositif ne devait pas fonctionner si tôt ! Mais restons positifs, le dispositif est capable de couper la corde et le ballon peu se retourner. Nous avons cependant constaté qu’il ne s’est pas totalement retourné dans un premier temps : Est-ce que la corde était coincée ? Est-ce qu’il faut prendre un ballon plus symétrique… ?

Pourquoi cette coupure à 1859 m  et non pas entre 3000 et 3500 m comme nous l'avions prévue ? Le circuit entraîne une coupure imprévue de la corde que lorsqu’un problème d’alimentation intervient d’après les tests que nous avons pu effectuer au laboratoire. Hypothèse : Nous avons alimenté notre circuit  à l’aide de l’émetteur radio afin de limiter le nombre de batteries embarquées, or nous avons pu constater que celui-ci n’est pas toujours fiable. Nous allons donc ajouter une alimentation 5V pour notre circuit pour qu’elle soit indépendante de l’émetteur radio.

La redescente : Tant que le ballon ne s’est pas totalement retourné, celle-ci s’est faîte tranquillement, 500 m en 5 minutes, soit un peu plus de 1,5 m/s. Puis brutalement le ballon s’est mis à se dégonfler et nous avons vu sa chute s’accélérer et atteindre 4 m/s avant de toucher le sol  (La nacelle des ballons météo redescend  à environ 5 m/s). Un petit parachute est donc indispensable pour freiner encore la redescente.

L’ensemble s’est posé dans le cimetière Lassalle à 19h49  à côté du Lycée sans aucun dommage !

Conclusions suite à l'analyse de l'expérience au Radioclub :

-  Revoir la forme du ballon ;

- Réflexion sur un dispositif pour éviter l’entrelacement des cordes et peut être des antennes ;

-  Désolidariser l’alimentation de l’émetteur de celle du dispositif de coupure de la ficelle.

 


Premier lâcher de ballon solaire en perspective

Écrit par E.THIBAULT le . Publié dans Promotion des sciences

Un lâcher imminent

Un premier lâcher de ballon devrait avoir lieu très prochainement. Il suffit que la météo soit clémente : pas trop de vent et pas de nuage ! Il pourrait avoir lieu vendredi 6 mai vers 19h30-19h45 pour tester le dispositif mis en place par un groupe de 4 élèves destiné  à faire redescendre le ballon à une altitude donnée. Il est prévu que le ballon redescende après 1 heure d'ascension, soit à 5000 m environ. Le lâcher aura lieu  à cette heure, pour qu'en cas de disfonctionnement, le ballon redescende au bout d'1h30 à la tombée de la nuit.

Résumé de l'expérience par Alix, Clément, Julian et Stephen.

Dans le cadre du ballon solaire du lycée Vaucanson, nous nous sommes demandés s’il y avait une possibilité de décider du moment où le ballon redescendrait, sachant que jusqu'à présent, il ne pouvait redescendre qu'à la nuit tombée puisque  sans soleil le ballon ne peut pas se maintenir en l’air. En effet le ballon s'élève grâce à l'air chaud qu’il contient qui est plus léger que l'air extérieur. Sans soleil l'air intérieur du ballon ne chauffe donc plus et celui-ci redescend. Le réchauffement de l’air dans le ballon est favorisé par la couleur noire de l’enveloppe. Celle-ci absorbe les rayonnements solaires et ne les réfléchit pas.

 

Stephen, Alix, Clément et Julian lors du test de leur circuit

Nous avons d'abord pensé à placer un petit explosif qui se déclencherait à un moment déterminé. Cela provoquerait une déchirure dans la toile du ballon. L'air pourrait s'échapper et  le ballon redescendrait.

Pour cela, il nous fallait fabriquer un circuit électrique permettant de déclencher l'explosif en lui envoyant une tension qui l'allumerait. Nous avons décidé de le déclencher à une certaine altitude à l'aide d'un composant électronique appelé "amplificareur opérationnel" utilisé en "comparateur". Nous avons disposé de la part d'un autre groupe d'élève de la courbe d’étalonnage d'un capteur de pression qui permet de retranscrire la pression atmosphérique (qui diminue quand l’altitude augmente) en une tension électrique. Cette courbe nous permet  de connaître la tension correspondant à une pression et donc à une altitude donnée. Ainsi, il nous suffit de comparer la tension envoyée par le capteur de pression à la tension programmée a l'aide d'un potentiomètre (correspondant à l'altitude voulue) pour envoyer un courant dans l'explosif.

Circuit électronique de coupure de la ficelle

Le fait de faire un trou dans notre ballon n'était cependant pas la meilleure idée car il faudrait reconstruire un ballon avant chaque lâcher et la vitesse de chute importante pourrait avoir pour conséquence la destruction des instruments embarqués. Nous avons donc trouvé un autre système qui reprend le même circuit électrique sauf qu'au lieu d'actionner un explosif, il serait relié à un fil chauffant qui permettrait de couper une cordelette. Celle-ci est reliée au sommet du ballon et à la nacelle. Lorsqu'elle sera coupée, le ballon se retournera grâce au poids de la nacelle. Ainsi, l'air chaud du ballon pourra s'échapper par l'ouverture du ballon qui se trouvera en haut pour le ballon retourné. L'air chaud du ballon s'échappant, il ne sera plus porteur et donc le ballon descendra.

 

Retournement du ballon

 

Dispositif final

 

3 élèves de Vaucanson à la finale du concours C.Génial

Écrit par E.THIBAULT le . Publié dans Promotion des sciences

Ils sont trois élèves de terminales SSI à Vaucanson, passionnés par les sciences... et persévérants ! Déjà repérés au cours des Rencontres jeunes chercheurs en mai 2010, ils ont présenté leur projet à Pierre Encrenaz, Académicien des sciences, lors de sa visite au lycée en octobre dernier. Très impressionné, celui-ci les a encouragés à se présenter au concours « C. Génial » 2011 organisé par Sciences  à l’Ecole, ce qu'ils ont fait avec succès : le comité de sélection a alors retenu leur travail avec un avis très prometteur et une subvention de 750 € pour poursuivre leurs recherches ! Rappelons qu'ils étaient en compétition  avec une autre équipe du Lycée tout aussi méritante avec ‘le robot marcheur’ et qui a reçu la même subvention.

 

Florentin Delaine (723) et Joseph Gennetay (723) lors des Rencontres Jeunes Chercheurs le 28 mai 2010

On se souvient que c'est ce même concours qui a porté le ballon solaire Phatéon à Copenhague en septembre 2008 puis au Texas en avril 2009 ! Mais ce prestigieux exemple n'a pas entamé la sérénité des jeunes chercheurs, tout à fait conscients du travail qui restait à accomplir. Joseph, Jason et Florentin avaient pour objectif de réaliser un robot capable de résoudre le Rubik's cube. Ils sont passés de la modélisation à la pratique, avec le soutien de leurs enseignants, Jean-Luc Padioleau et Bertrand Chauvin, professeurs en sciences de l’ingénieur. Conception, production, commandes, tout a été fait en interne avec une date butoir, le 15 mars, pour être dans les quinze meilleurs projets à la finale nationale, le vendredi 7 mai 2011, au palais de la Découverte. De nombreuses heures de labo amplement récompensées puisqu’ils viennent d’apprendre qu’ils avaient passé la seconde étape avec brio puisqu’ils sont retenus pour cette finale. Il nous reste  à leur souhaiter bonne chance !

Pour avoir une idée de leur travail : Le Rubik's Cube et les Robots marcheurs

Rappelons que le concours C.Génial  créé et encadré par le dispositif de l'Education Nationale "Sciences à l'Ecole", sous le parrainage de la Fondation C.Genial, récompense des projets d'équipes d'élèves et d'enseignants de collèges et lycées ressortissant aux disciplines scientifiques et techniques. En plus de la subvention pour conduire leur projet, suite  à ce concours, les élèves peuvent avoir la possibilité d’aller présenter leur projet à travers des concours internationaux, tel EUCYS, concours auquel les élèves du ballon solaire Phaéton avaient remporté un 3ème prix en septembre 2008.

Fondation C.Génial : « Areva, EADS, France-Télécom, Schlumberger, la SNCF et Technip se sont associées dans une fondation autour d’un projet commun : le rayonnement de la culture scientifique et technique ».

« Sciences à l'École » est un dispositif d'initiative ministérielle qui a pour but de soutenir et inciter des projets de culture scientifiques dans l'enseignement du second degré (collèges, lycées, lycées professionnels, classes préparatoires) et de contribuer ainsi au développement des vocations scientifiques chez les jeunes.

Un nouveau ballon solaire pour Vaucanson

Écrit par E.THIBAULT le . Publié dans Promotion des sciences

 

Le traditionnel stage de ski alpin du lycée Vaucanson a regroupé la dernière semaine de mars,  100 élèves de seconde et 14 enseignants, aux Orres, dans les Alpes-du-Sud. Parmi eux, six lycéens avaient un curieux surplus de bagages : le nouveau ballon solaire, qu'ils ont décidé de faire voler dans des conditions d'altitude et de température particulières. Testant leur ballon sur la neige, les jeunes scientifiques espéraient savoir si le sol a une influence sur la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur, lors d'un vol captif. Ils ont effectivement noté que l'altitude a une influence car l'atmosphère traversée est moins importante. Mais ils ont surtout remarqué l'effet de la neige qui réfléchit la quasi-totalité de la lumière qu'elle reçoit et donc permet d’atteindre une différence de plus de 40 °C entre l’intérieur et l’extérieur, alors qu’à tours ils n’ont jamais pu atteindre plus de 25°C !

23 élèves de seconde à travers l’enseignement d’exploration Méthodes et Pratiques Scientifiques ont décidé de poursuivre le projet qui avait mené Etienne Lalique et Axel Talon jusqu’au Texas en avril 2009 après être passé par Copenhague en septembre 2008. Le ballon solaire de 2011 pose encore bien des questions dont deux majeures :

-       Est-ce que la forme du ballon a une influence sur sa vitesse d'ascension ?

-        Est-il possible de faire redescendre le ballon avant la tombée de la nuit ?

Deux à trois  lâchers sont d'ores et déjà prévus, à partir du début du mois de mai pour répondre à ces questions que se posent ces jeunes scientifiques qui se sont préparés à ces évènements avec l’aide des radioamateurs du REF 37 ! Ces lâchers seront annoncés sur le site du Lycée.

Les objectifs, expériences et résultats des élèves devraient être mis en ligne avant la fin du mois de juin sur le site du Lycée dans la rubrique « Actions Scientifiques ».

Des nouvelles du Voyage à Toulouse

Écrit par E.THIBAULT le . Publié dans Promotion des sciences

Bonjour,

Pendant la sortie scolaire des 1ère S2 et Tle S2 du Jeudi 07 Avril au Samedi 9 Avril 2011 à Toulouse, nous avons décidé de rester en contact avec vous en vous donnant des nouvelles et des photos via un journal de bord sur Internet.

Pour le consulter pendant et après  la sortie, il vous suffit de vous connecter sur le site internet suivant :


Voici le mot de passe (à conserver) pour accéder au journal de bord de votre enfant :

Mot de passe : 467408434


Cordialement

Les accompagnateurs

Programme de Vauc'en Sciences 2010

Écrit par E.THIBAULT le . Publié dans Vauc'en sciences

Vauc’en Sciences 2010

Du vendredi 10 décembre au vendredi 17 décembre 2010

Suite aux mouvements de manifestation du mois d’octobre la fête de la science nationale du mercredi 20 octobre 2010 au vendredi 22 octobre 2010 est reportée localement du vendredi 10 décembre au vendredi 17 décembre 2010.

Lire la suite sur le site de Physique-Chimie...