Liste de matériel complète
Consommables
Le patron du kit et du carton
3 pince à linge en bois
3 bâtonnets en bois grands
3 bâtonnets en bois moyens
3 piques à brochette en bois
3 bouchons en plastique
1 paille en carton
4 balles de ping-pong
Outils
Crayon
Règle
Compas
Ciseaux
Pistolet à colle
▶️Vidéo Tutoriel
📐Patron du kit
Suis les étapes ci dessous avec Matthieu qui te guidera avec simplicité !
Étape 1
Découpe le patron du kit, reporte le sur ton carton, puis découper les deux bases en carton.
❗L'erreur à ne pas faire
Les rainures du carton doivent être dans le sens de la longueur de la base pour augmenter sa rigidité.
Étape 2
Plie sur les pointillés, colle la première partie, puis colle les deux bases l’une sur l’autre.
Étape 3
Coupe l’extrémité arrondie d’un GRAND bâtonnet en bois. Trace un trait avec ta règle à 2,5cm de cette extrémité. Puis colle la pince à linge au centre du bâtonnet, alignée sur le trait.
💡 L’astuce de Matthieu
Renforce la pince à linge en collant les pattes métallique de son ressort.
Étape 4
Colle le tout sur les repères de la base, puis colle un bouchon en plastique en haut du bâtonnet.
⚠️ Sécurité avant tout
Applique toujours la colle chaude sur la surface la plus grande pour ne pas te brûler les doigts.
Étape 5
Coupe l’extrémité arrondie d’un bâtonnet en bois MOYEN. Puis trace un trait avec ta règle à 2,5cm de cette extrémité et coupe le. Colle les deux morceaux à angle droit, en laissant dépasser les extrémités de 2mm.
💡 L’astuce de Matthieu
Pour les pièces en bois difficile à couper, marque la coupe aux ciseaux puis casse les à la main.
Étape 6
Coupe un morceau de pique à brochette en bois de 6cm. Puis colle le centré, perpendiculairement sur le déclencheur que tu viens de réaliser.
Étape 7
Coupe 2 morceaux de paille en carton de 3cm et enfile les de part et d’autre du pique à brochette du déclencheur. Colle les morceaux de paille sur les repères de la base.
❗ Erreur à ne pas faire
Fais attention à ne pas mettre de colle au centre sur le pique à brochette, sinon le déclencheur sera bloqué.
Étape 8
Pour finir, avec ton compas, trace et découpe la cible, un disque de 5cm de rayon, et colle la à la moitié du bras du déclencheur.
Étape 9
Bravo tu as fabriqué ta première catapulte ! Il ne te reste plus qu’à répéter toutes ces étapes pour en fabriquer une ou deux autres identiques. Décore tes catapultes comme tu le souhaites, tu peux les peindre ou bien dessiner dessus…
🔬 Tests et expérimentations
Une catapulte
Pour tester ta première catapulte, il suffit de l’armer en ouvrant la pince à linge et en glissant le déclencheur sous le bras de la catapulte. Place une balle de ping-pong qui sera ton projectile dans le bouchon, et tape sur la cible pour déclencher le tir. Amuse toi à tirer une balle pour la déclencher de loin et essaye de rattraper la deuxième balle ! Tu peux changer l’angle de tir en inclinant la catapulte pour voir comment la balle va changer de trajectoire.
Réaction en chaîne
Pour créer une réaction en chaîne, fixe ta première catapulte au sol avec du ruban adhésif ou de la pâte à fixer. Réalise plusieurs tirs et repère l’endroit ou atterri la balle. Tu vas y placer la cible de la deuxième catapulte. Fixe la au sol et fais de même pour la troisième catapulte. Maintenant, tes catapultes devraient se déclencher l’une après l’autre ! Amuse toi à créer une réaction en chaîne dans les escaliers, à la cuisine, ou avec tes jouets !
⚛️ La science derrière le fun
1. L'Énergie Potentielle Élastique
Pour commencer, quand tu armes ta catapulte, tu ouvres la pince à linge et tu sens qu'elle force pour se refermer. C'est parce que tu as rempli son ressort d'énergie, un peu comme si tu tendais un élastique avant de le lâcher. Cette énergie est stockée, prête à être libérée. On appelle ça de l'énergie potentielle. Elle attend sagement son tour pour entrer en action !
🧐 Pour les plus grands
Cette énergie s'appelle plus précisément l'énergie potentielle élastique. Elle dépend de la "force" du ressort (sa raideur, notée k) et de l'angle auquel tu l'as tordu (l'angle de torsion, noté θ). La formule est :
Le plus intéressant, c'est le petit "carré" (θ²). Ça veut dire que si tu ouvres la pince deux fois plus, tu stockes quatre fois plus d'énergie !
2. L'Effet de Levier
Au moment où tu tapes sur la cible, la pince se referme d'un coup. Mais comment transformer cette simple fermeture en un lancer super rapide ? Le héros ici, c'est le grand bâtonnet en bois : c'est un bras de levier.
Imagine que tu tourne sur toi même le bras tendu. Ta main parcours une plus grande distance que ton épaule. Le bras de levier de ta catapulte fonctionne de la même manière : l'extrémité du bâtonnet parcourt une plus grande distance que la base dans le même temps. Il va donc beaucoup plus vite !
🧐 Pour les plus grands
Le levier transforme une vitesse de rotation (la vitesse à laquelle le bras pivote, notée ω) en une vitesse linéaire (la vitesse à laquelle la balle décolle, notée v). La formule est :
Où r est la longueur du bras de levier. Tu le vois bien : plus le bras est long (r est grand), plus la vitesse de la balle v sera élevée pour une même rotation !
3. L'Énergie Cinétique
Dès que la balle quitte le bouchon, toute l'énergie qui était stockée dans le ressort s'est transformée en énergie de mouvement. On appelle ça de l'énergie cinétique !
C'est une grande règle en sciences : l'énergie ne disparaît jamais, elle se transforme. L'énergie "stockée" dans la pince est devenue la vitesse de la balle.
🧐 Pour les plus grands
C'est le principe de conservation de l'énergie. Si on ignore les frottements de l'air, on peut dire que toute l'énergie potentielle est devenue de l'énergie cinétique.
Où m est la masse de la balle et v sa vitesse. Cette égalité magique nous montre que la vitesse de la balle dépend de l'énergie que tu as stockée, mais aussi de la masse de la balle. Si tu lançais une bille en métal (plus lourde), elle partirait beaucoup moins vite.
4. La Trajectoire Parabolique
Ta balle ne file pas tout droit, elle dessine une jolie courbe. C'est normal ! C'est parce qu'elle est soumise à deux choses en même temps :
La poussée de la catapulte, qui la lance vers l'avant et vers le haut.
La gravité, la force invisible qui attire tout vers le sol.
Ce mélange des deux crée une belle trajectoire en forme de pont. C'est pour ça que l'angle de tir est si important. Si tu tires trop vers le haut, la balle montera haut mais retombera tout près. Si tu tires trop à l'horizontale, elle touchera le sol très vite. Le secret est de trouver le juste milieu !
🧐 Pour les plus grands
Cette courbe s'appelle une trajectoire parabolique. La distance de tir (la portée, notée R) dépend de la vitesse initiale v et de l'angle de lancement α (alpha).
g est l'accélération de la gravité. Cette formule montre que pour une même vitesse, la portée est maximale quand l'angle de lancement est de 45°. C'est cet angle qui offre le meilleur compromis entre la poussée vers le haut et la poussée vers l'avant. Incline ta catapulte et essaie de t'en approcher !
5. La Réaction en Chaîne
Quand la première balle frappe la cible de la deuxième catapulte, elle n'a pas assez de force pour la lancer elle-même. La balle de ping-pong est bien trop légère !
En réalité, elle agit comme un messager. Elle donne juste une petite tape suffisante pour pousser le déclencheur. Et là... tout recommence ! La deuxième catapulte, qui avait sa propre énergie stockée, la libère à son tour. Tu as simplement dit à la catapulte suivante : "À toi de jouer !".
🧐 Pour les plus grands
Sais-tu que ce principe est le même que celui qui fait fonctionner une centrale nucléaire ? Ta balle de ping-pong joue le rôle d'une minuscule particule appelée neutron, et la cible de la catapulte joue le rôle d'un noyau d'atome d’uranium. En frappant la cible, la balle déclenche une libération d'énergie, tout comme dans une centrale pour produire de l’électricité !
Mais il y a une différence capitale qui change tout !
Ta réaction en chaîne est LINÉAIRE : une catapulte déclenche UNE SEULE autre catapulte. La réaction se propage, mais ne s'amplifie pas. C'est une chaîne du type : 1 → 1 → 1 → 1...
Une réaction en chaîne nucléaire est EXPONENTIELLE : quand un neutron frappe un noyau d'uranium, celui-ci libère non pas un, mais DEUX ou TROIS nouveaux neutrons ! Chacun peut à son tour frapper d'autres noyaux. C'est une chaîne qui s'emballe : 1 → 3 → 9 → 27...
Dans une centrale, les ingénieurs "contrôlent" les neutrons en trop pour produire de l'électricité en toute sécurité.
STAGE
ACCÈS PREMIUM
🛠️Liste de matériel et étapes
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▶️ Vidéo tutoriel complète
🎁 Mission et vidéo bonus
🔬 Tests et expérimentations
⚛️ La science derrière le fun
🎁Mission Bonus
Tu peux ajouter un petit drapeau qui va se lever lorsque la catapulte est déclenchée !
Étape 10
Commence par couper 3 morceaux de pique à brochette en bois de 11 cm, 3 cm, et 1 cm. Colle le plus petit sur le bras de levier, il va servir de blocage puis colle les deux autres pour former un "T".
Étape 11
Coupe deux morceaux de paille de 1 cm chacun, enfile les de part et d’autre du T formé, et colle les en bas du bras de la catapulte.
❗ Erreur à ne pas faire
Fais attention à ne pas mettre de colle sur le T en pique à brochette, sinon le drapeau ne pourra pas se lever.
Étape 12
Pour finir, découpe et colle un petit drapeau tout en haut du mât !
Notions abordées | Énergie, leviers, trajectoire, force, vitesse, gravité, réaction en chaîne |
|---|---|
Compétences | Motricité fine, résolution de problèmes, démarche scientifique |
Thème principal | Mécanique, physique, ingénierie |
Durée de l'activité | 1h30 à 2h |
Âge recommandé | 9 ans, 10 ans, 11 ans, 12 ans, 13 ans, 14 ans |
Classes | CM1, CM2, 6ème, 5ème, 4ème, 3ème |
Idéal pour | Activité à la maison, bricolage, DIY, atelier en classe, centre de loisirs, fête de la Science, école, collège, projet de groupe |
Points forts | Tutoriel facile, complet, guidé, ludique, concret, créatif |
Professionnels de l'éducation
Fiche pédagogique animation de groupe
Supervisez l’utilisation des pistolets à colle, les éloigner quand l’opération est terminée.
Les ciseaux ne doivent pas être tenus comme des cutters.
