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Version actuelle datée du 19 août 2020 à 14:57
Faire sauter des billes d'aluminium sans les toucher et découvrir de ce fait un des mécanismes permettant au pollen de s’accrocher au corps de certains insectes pollinisateurs !
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Electricité, Science de la vie, Physique
Introduction
L’électricité statique comme son nom l’indique ne bouge pas, ses charges sont immobiles contrairement au courant électrique. Pourtant, comme tu vas l'observer dans cette expérience, grâce à elle tu peux facilement déplacer certains objets sans les toucher ! Ce phénomène s’observe également au cœur de certaines interactions entre les fleurs et quelques insectes pollinisateurs, comme tu vas le découvrir dans l'étape 4.
- Matériel et outils
- Fichiers
Aluminium 
Rouleau d'aluminium
Ballon de baudruche 
Un ballon gonflable fait d'une membrane en caoutchouc qui se tend quand on souffle dedans.
Chevelure 
Le cheveu est un élément de la pilosité humaine, plus ou moins étendue sur le sommet, les côtés et l'arrière de la tête. Comme les autres phanères, il est composé de kératine.
Papier 
Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est considéré comme un matériau de base dans les domaines de l’écriture, du dessin, de l’impression, de l’emballage et de la peinture. Il est également utilisé dans la fabrication de composants divers, comme les filtres.
L’histoire du papier remonte à l’Antiquité. Le papier porteur d’un message le plus ancien connu à ce jour date de l’an 8 av. J.-C. et a été trouvé en Chine.
Crayon gris 
Un crayon est un instrument de dessin et d'écriture. Il est constitué d'une petite baguette servant de gaine à une mine de la même longueur, l'extrémité de la baguette étant parfois recouverte d'une gomme à effacer. Lorsque la mine est usée, on taille le bois en maintenant la forme conique de l’extrémité, de manière à dégager une nouvelle longueur de mine, au moyen d’un canif ou d’un taille-crayon ou d'un bouton a retour sur certain type de crayon a mine rechargeable.
Ruban adhésif 
Un ruban adhésif ou papier collant (Belgique) est un ruban recouvert de substance adhésive. Il se présente généralement sous la forme d'un rouleau dont la face externe est non adhésive. Il est utilisé notamment pour lier des objets entre eux ou simplement pour recouvrir un objet d'un film protecteur.
Ciseaux 
Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.
Étape 1 - Réunir le matériel
Pour commencer, rassemble le matériel nécessaire à l'expérience :
- du papier aluminium
- un ballon gonflé
- tes cheveux
Pour l’étape 4, tu peux aussi utiliser :
- une feuille de papier
- un crayon
- une paire de ciseaux
- du ruban adhésif
- un ballon gonflé
- annexe “Ailes d’insectes”
- imprimante (facultatif)
Étape 2 - Préparer l'expérience
Roule des petites billes de papier d'aluminium.
Étale une grande feuille d'aluminium sur la table puis dépose les billes d'aluminium dessus.
C'est prêt !
Étape 3 - Expérimenter
Frotte le ballon gonflé sur tes cheveux puis approche-le des billes d'aluminium posées au dessus de la feuille d'aluminium, sans les toucher. Que remarques-tu ? Que s’est-il passé ?
Étape 4 - Pour aller plus loin
Le pollen d’une fleur peut être transporté vers une autre fleur grâce au vent ou aux insectes pollinisateurs. Le pollen peut, selon sa forme, s’envoler, se coller ou s’accrocher aux poils des insectes. Il peut également être récolté, comme c’est le cas avec les abeilles qui utilisent un organe spécialisé, la corbeille située au niveau de leurs pattes, pour recueillir du pollen.
Nous te proposons ici de réaliser une variante à cette expérience, pour découvrir un autre mécanisme permettant au pollen de s’accrocher au corps des bourdons.
Pour cela :
- fabrique ton bourdon : découpe dans une feuille de papier deux ailes comme dans l’annexe “Ailes d’insectes” (tu peux aussi les imprimer) et fixe-les sur ton ballon à l’aide d’un bout de ruban adhésif ;
- frotte ensuite rapidement les ailes sur le ballon pour imiter le vol du bourdon ;
- puis approche le bourdon des billes d’aluminium qui représentent ici les grains de pollens.
- Qu’observes-tu ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
On observe que :
Étape 3. Les billes d'aluminium sautent sur le ballon puis retombent, et encore et encore, elles font quelques allers et retours ....
Étape 4. Quelques billes d’aluminium se collent au ballon représentant le bourdon.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Si tes billes d'aluminium sont trop grosses elles ne pourront pas se coller au ballon.
Explications
Étape 3.
La matière est faite de particules minuscules dont certaines ont ce qu’on appelle une charge électrique. Les charges de même signe se repoussent alors que les charges de signe opposé s'attirent.
Toutes les matières sont normalement électriquement neutre, c'est-à-dire qu'elles possèdent le même nombre de charges positives (protons) et négatives (électrons). Seuls les électrons peuvent être arrachés à la matière. Certaines matières "retiennent" leurs électrons mieux que d'autres.
Par exemple, en frottant le ballon de baudruche sur tes cheveux, tu le déséquilibres électriquement, c'est-à-dire que des charges négatives (électrons) sont arrachées des cheveux et récupérées par le ballon. On dit que le ballon se charge en électricité statique. Grâce à cette électricité statique, si tu approches le ballon des billes de papier aluminium, celles-ci se chargent à leur tour et il se crée alors un phénomène de force électrostatique.
Les billes d'aluminium vont transporter les charges négatives du ballon vers la feuille de papier d'aluminium, en faisant un va-et-vient jusqu'à ce que les matières redeviennent à peu près équilibrée électriquement.
Étape 4.
Dans l’expérience tu as pu observer la réaction entre des billes d’aluminium et un ballon chargé en électricité statique. Les billes d’aluminium sont attirées par le ballon et viennent s’y fixer. C’est le même principe que l'on peut observer pour certains grains de pollen et certains insectes pollinisateurs comme le bourdon et l’abeille. En volant, leurs ailes battent si rapidement que des charges positives apparaissent à la surface de leurs corps. Les fleurs et les grains de pollen quant à eux sont généralement chargés négativement. Ainsi, lorsque les insectes se posent sur une fleur, du pollen est attiré par le corps de l’insecte qui est chargé positivement. Certains grains de pollen viennent s'accumuler sur l’insecte et s’accrochent aux poils.
Plus d'explications
L’électricité statique permet au bourdon de fixer sur ses poils des grains de pollen.
L’électricité statique entre l’insecte pollinisateur et la fleur aurait une autre conséquence : en se posant sur la fleur, le bourdon (chargé positivement) arracherait des électrons (charges négatives) à la plante. En perdant des électrons la plante perdrait alors une partie de sa charge électrique. Ainsi, les fleurs visitées récemment par des bourdons auraient une charge électrique plus faible. Le bourdon a la capacité de ressentir ces changements électrostatiques. Il choisirait donc de butiner les plantes ayant une forte charge électrique car cela signifierait qu'elles n’auraient pas été butinées récemment par un bourdon et contiendraient donc plus de nectar.
Triboélectricité sur Wikipédia
Électricité statique sur Wikipédia
Électromagnétisme sur Wikipédia
Applications : dans la vie de tous les jours
L'électricité statique est présente dans la vie de tous les jours, par exemple lorsque l'on touche une portière de voiture, ou que l'on retire un pull en laine l'hiver... Il arrive de temps en temps que l'on reçoive une petite décharge assez désagréable.
C'est le même phénomène qui est aussi à l’origine des éclairs lors des orages !
L'électricité statique est également impliquée en partie, comme on vient de le voir, dans la pollinisation. Mais les charges électriques sur le corps des abeilles et bourdons pourraient également les desservir : si l’insecte vole trop près d’une toile d’araignée, les fils de la toile pourraient se déformer et le piéger !
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Éléments pédagogiques
Sources et ressources
Le Figaro, Le courant (électrique) passe entre les fleurs et les abeilles, 22/02/2013
Joseph Hemmerlé, Des parfums, des couleurs et… des champs électriques, 10/2016
Dernière modification 19/08/2020 par user:Nathanaël Latour.
Published