Excalibur ou Pourquoi le roi Arthur était un charlatan

Plait-il?

Demandez  à quelqu’un de retirer l’épée, si vous avez bien « tassé », il n’y arrivera pas!

Ce dispositif interactif permet de traiter la pression, et selon la manière dont vous abordez le sujet des bases en granulométrie (ici proportionnalité entre la taille des grains et la pression appliquée à l’objet).

Comment faire?

Le matériel est difficile à obtenir et on sort ici de l’esprit « d’expérimenter avec des objets de la vie de tous les jours ». Mais il s’agit ici d’une adaptation inédite -une vraie création personnelle!- d’un concept pouvant être modélisé plus simplement (cf. plus bas). L’intérêt d’une telle construction réside dans l’aspect « ludique » du dispositif.

Je décrirai ici le matériel nécessaire pour reproduire le procédé à l’identique.

1. Matériel

- Socle en bois (ici contreplaqué scié en « pseudo-cercle »)

- Cylindre en carton très épais et très compact

- L’épée est un tasseau raboté aux angles auquel j’ai ajouté des morceaux du même tasseau pour finaliser le pommeau

- Pistocolle pour fixer le cylindre au socle

- Vis et compagnie pour « surfixer » le cylindre au socle

- Sable pour remplir le cylindre une fois la construction terminée (essayez différentes tailles de grains)

- Tournevis, scie, pour embellir l’objet éventuellement peinture et ruban grip pour éviter de se faire mal aux mains en « essayant » de retirer l’épée (voir la photo)!

Pour construire l’objet, je vous rassure, ce que vous semblez voir sur la photo est bien ce qui EST. Sauf que l’épée n’est pas fixée dans le cylindre évidemment…

Plus simplement :

Sinon, j’aurais peut-être du y venir tout de suite (c’est moins marrant), mais on peut réaliser la même expérience avec un saut à pâté de sable pour enfant et un petit tasseau (ou un objet similaire).

2. Action(s) !

Une fois le dispositif prêt à l’emploi, on insère l’épée (ou ce que vous avez trouvé, tant que cela permet une prise pour le sable, donc un objet non homogène, à base carrée sur la photo) puis, en maintenant l’objet au centre, on remplit de sable. On propose à qui le souhaite d’essayer de retirer l’objet. Si vous tassez le cylindre (je vous rassure, il faut y aller franchement) l’objet ne bouge pas. De manière inductive, les personnes présentes vont pouvoir chercher à expliquer ce phénomène.

Pour retirer l’épée…Je vous laisse chercher! ou alors voici la réponse à mettre en surbrillance pour les impatients (à relier à l’explication Mais pourquoi?) : Il suffit de faire un mouvement circulaire du poignet avec l’épée! (on déséquilibre le système)

Petite astuce : Pendant que les gens cherchent, profitez-en pour faire des châteaux de sable!

Mais pourquoi?

Lorsque vous tassez, les grains de sable vont se rapprocher, et remplir ainsi les espaces interstitiels qui composent en partie le tas de sable (tas=grains de sable+air!). Vous le remarquez notamment par une diminution du niveau de sable dans le cylindre (ou le saut). Étant donnée la forme circulaire de la section d’un cylindre, la pression exercée sur le tasseau au centre est identique en tous points, et ces grains maintenant compactés vont « appuyer » les uns sur les autres (et agir comme du ciment). Les vecteurs de force vont s’appliquer de l’extérieur vers l’intérieur et donc s’orienter vers l’objet au centre, à savoir notre Excalibur. La pression étant caractérisée comme une force sur une surface.

Si l’on essaye de changer le type de sable, avec une taille de grains différente, on n’observera pas le phénomène de la même manière. Pourquoi? Les espaces interstitiels vont être plus ou moins importants (plus les grains sont gros, plus les trous prennent de la place entre eux!).

Et pour qui?

Ce dispositif est tout à fait adapté aux enfants, car pensé sous forme de défi (« Essayez de retirer l’épée »). Pourquoi ne pas commencer par leur faire essayer sans tasser pour voir leurs réactions?… Après l’acharnement viendra le moment de la recherche du pourquoi du comment!

p.s. : Je souhaiterais remercier Alexandre A. pour l’aide fondamentale qu’il m’a apportée lors de la construction du dispositif!