Atelier Maizena + eau : Fluide non newtonien
Termes
Un fluide newtonien est un fluide dont la viscosité est constante
La maizena mélangée à de l’eau n’est pas un fluide newtonien , sa viscosité dépend de la force que l’on exerce sur le fluide
On fait passer les enfants d’abord avec “Tester la texture” et ensuite “Ballon de baudruche”
Rassurer les parents le fluide ne tache pas et part facilement à l’eau
Tester la Texture
Le but est d’avoir une “mini démarche scientifique” , on montre le fluide à l’enfant et on lui demande de le manipuler et de nous dire ce qu’il en pense . C’est pour mettre en avant l’observation des phénomènes et l’expérimentation.
On va donc les laisser expérimenter :
- Permettre de plonger les doigts dedans, de gratter, de taper dessus ecetera
- Kapla pour essayer de faire glisser le kapla sur la surface
Selon l’âge après quelques minutes de manipulation on leur demande ce qu’ils en pensent.
Souvent ils disent que quand on « laisse tranquille » la matière elle coule et si on « l’embête » elle devient dure .
Si l’enfant est timide ou bien n’indique pas ces comportements observés , on peut réussir au travers de question à leur faire deviner ces observations.
C’est suffisant quand les enfants sont petits, si ils sont grands on peut juste leur dire que le fluide change son comportement en fonction de la force qu’on lui applique.
Ballon de baudruche “dé-stressant”
Avec un entonnoir remplir le ballon de maizena puis y verser de l’eau jusqu’à obtenir le bon mélange .
Il faut s’entrainer un peu avant sur quelques ballons pour avoir la bonne proportion .
Ne surtout pas mettre l’eau en premier ou bien la maizena déja mélangé avec l’eau , cela compliquerais beaucoup le remplissage .
Ensuite on referme le ballon et l’enfant peut partir avec
Bille + rebond ( mini atelier futur )
grosse bille en acier / boulard
grande règle de 2 metre en bois
Estimer la hauter à partir de laquelle la bille rebondit. Faire noter les mesures par les enfants.
Idéal avoir deux ou trois bille de poids / diamètre différents
Explications scientifiques minimales
Photo au microscope du fluide ( Maïzena + eau )
On distingue sur la photo des granules de diamètre compris entre 5 et 25 μm. On remarque aussi que la concentration en granule est importante. Lorsque la pâte est au repos ou mélangée doucement, ces granules ne sont pas liées et l’eau peut couler entre elles. La pâte a globalement les même propriétés que l’eau mais rendu plus visqueux par le fait que l’eau circule entre les granules. Mais lorsqu’une contrainte est appliquée à ce mélange, les granules s’accrochent pour former des agrégats. Ces agrégats crées une structure qui empêche l’eau de circuler ce qui se traduit à notre échelle par un épaississement de la pâte.
Comme les sables mouvants, ce mélange d’eau et de fécule de maïs s’appelle un matériau granulaire (des grains + de l’eau). Autre point commun, ce sont ce qu’on appelle des fluides non-newtoniens : ils ont des comportements qui changent en fonction de la force qu’on leur applique !
Un sable mouvant est composé de sable, d’argile et d’eau. Quand on exerce une force dessus (avec son propre poids), une partie du sable et de l’argile est poussée vers le fond, et la surface devient donc plus fluide : on s’enfonce alors dedans. On appelle cela un rhéofluidifiant.
Dans le cas de la maïzena, quand on exerce une force dessus, cela « chasse » l’eau et les particules de maïzena se rapprochent jusqu’à ce que le mélange devienne solide. Dès qu’on arrête d’appliquer cette force, le mélange redevient homogène, et donc fluide. On appelle cela un rhéoépaississant.