Station Spatiale – 2020

Action-Pak

La Microgravité

[Ne pas montrer aux élèves]

Dans ces expériences, l’eau et la bouteille représentent un système.Tandis qu’on tient la bouteille, seule l'eau peut tomber, donc la bouteille se vide. Si on lâche la bouteille, les deux, bouteille et eau, tombent alors ensemble à la même vitesse relative, donc l’eau reste dans la bouteille. Cet effet se produit même si on lance la bouteille dans l’air. Une bonne histoire au sujet des problèmes de l’apesanteur est "The Trouble with Pyecraft" ["L’ennui avec Pyecraft"] de H.G.Wells.

BUTS : Démontrer dans une forme simple le phénomène de la chute libre.

CONCEPTS CLES : Tous les objets qui tombent sont en chute libre.

GENERAL : Tout objet est en chute libre quand l’attraction terrestre est la seule force qui ait une incidence sur son mouvement. Donc tout objet lancé ou qu’on laisse tomber est en état de chute libre. Un vaisseau spatial en orbite est aussi en chute libre.

EXPERIENCES : 1. Prenez une bouteille de limonade de deux litres et percez un trou vers le bas. Avec le doigt sur le trou, remplissez la bouteille d’eau. Enlevez votre doigt – que se passe-t-il et pourquoi? Remplissez à nouveau la bouteille de la même façon. Cette fois-ci, laissez tomber la bouteille. L’eau fuit-elle? Pourquoi ne fuit-elle pas? Quelle(s) force(s) d'après vous agit(issent) sur l’eau et la bouteille à chaque phase de l’expérience? Et comment ceci explique le phénomène? Faites l’expérience plusieurs fois. Pouvez-vous vous rappeler un moment où vous avez connu ce qu’on pourrait appeler la chute libe? Décrivez ce que vous avez ressenti.

2. Suspendez un objet à une balance à ressorts et notez son poids. Laissez tomber les deux ensemble, toujours attachés et essayez de regarder ce qu'il se passe. Vous pourrez peut-être filmer cette expérience.

3. Fabriquez des poids de 1/2–1 kg pour vos bras et vos jambes et faites travailler vos membres pendant cinq minutes. Enlevez les poids et répétez les exercices. Semblent-ils plus faciles? Pour quelles raisons? Comment vous sentiriez-vous, si vous pouviez vous débarasser de tout le poids de votre corps? Qu’arriverait-il si vous portiez les poids tous les jours? Qu'arriverait-il à vos muscles si vous n'aviez plus la sensation de poids? Pourquoi les astronautes n’utilisent-ils pas de poids pour travailler dans l’espace?

4. Dessinez un squelette humaine. Designez les os qui seraient selon vous les plus touchés par l’apesanteur. Dites pourquoi? Regardez la forme des os de la main et du pied. Imaginez que vous ne les aviez jamais vus auparavant. Comment pourriez-vous dire que le pied a été concu pour porter du poids? On croyait que les grands dinosaures tels que Apatasaure et Brachiosaure vivaient dans l’eau pour supporter leur poids. Nous savons aujourd’hui qu’ils marchaient librement sur terre, malgré leur poids énorme [~ 100 tonnes]. Comment l'a-t-on prouvé?

5. La façon la plus simple de simuler l’apesanteur dans l’espace est de rester très longtemps couché. Les malades de longue durée souffrent d'un affaiblissement des muscles et d'un léger affaiblissement des os, parce qu’ils ne travaillent pas contre la gravité. Les astronautes peuvent grandir un peu dans l’espace et ça peut vous arriver après une nuit de sommeil parce que vous êtes couchés. Mesurez-vous précisément avant de vous coucher et de nouveau quand vous vous levez. Etes-vous plus grand? Quelle partie de votre squelette se comprime pour vous faire revenir à votre taille normale? Quelle en est la raison, et quelle est la fonction habituelle de cette partie?

6. En apesanteur les astronautes connaissent une "stagnation" du sang, parce que le coeur n’a plus besoin de pomper le sang dans les jambes. Il y a aussi une perte du volume du sang, qui se vérifie par une surproduction d’urine, parce qu’il y a moins de besoin en sang. Cette stagnation provoque une sensation d'"étouffement" dans la tête et un visage boursouflé. Pour simuler cet effet, demandez à un ami de s’allonger sur une planche inclinée d'environ 15 degrés, les pieds plus hauts que la tête. Avant qu’il s’allonge, mesurez ses mollets, son rythme cardiaque et noter l’apparence de son visage. Demandez-lui de rester allongé sur la planche environ dix minutes, puis comparez les valeurs avec celles que vous avez notées au début de l’expérience.

A cause du manque d’efforts dû au poids, le squelette a moins de travail à faire. Il réagit en perdant de la densité osseuse. Ceci produit un effet qui ressemble à l'ostéoporose, une maladie qu’on trouve fréquemment chez les femmes âgées, quand elles perdent de la densité osseuse, ce qui augmente la probabilité de fractures. Vous pouvez découvrir ce qui arrive aux os quand ils perdent leur minéraux en faisant cette expérience.

Prenez un os de poulet cuit et sec et laissez-le dans un bocal d’acide léger, tel que le vinaigre, pendant huit jours. Après une semaine, examinez-le et regardez ce qui est arrivé. Comment les résultats pourraient-ils vous aider à comprendre les effets de la déminéralisation qui se produit en apesanteur?

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