Expériences

Expérience 1: Modéliser l’effondrement d’une tour.

Matériel:

– Fil d’acier
– Poids
– Potence
– Bâtons de caramel
– Planches de bois
– Sources de chaleur

Le but de la première partie de l’expérience est de montrer que l’acier et le caramel ont des propriétés communes.  Pour cela, nous avons réalisé une expérience témoin:

Schéma illustrant l’expérience témoin: La déformation de l’acier sous l’effet de la chaleur. 

On peut constater que l’acier peut soutenir un poids, de plus sous l’action de la chaleur il peut se déformer.

Puis nous avons réalisé une seconde expérience en changeant un paramètre: l’acier est remplacé par du caramel.

Schéma illustrant la déformation du caramel sous l’effet de la chaleur.

On constate que le caramel, tout comme l’acier, peut supporter un poids et se déforme sous l’effet de la chaleur.

→ Dans notre modélisation, l’acier sera remplacé par du caramel.

Dans la deuxième partie de l’expérience, nous avons premièrement modélisé la tour à l’aide de planches de bois et de bâtons de caramel :

Puis nous avons placé notre tour dans un milieu chauffé, ici un micro-onde. Après quelques secondes, notre tour s’est effondrée suite a une déformation des caramels :

Conclusion: Suite à cette expérience, nous avons émis l’hypothèse que l’acier présent dans les tours a été un des facteurs principaux de leur effondrement. Nous nous sommes donc  intéressées plus particulièrement à l’acier.

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Expérience 2: Déterminer la température d’un acier.

Matériel:

– Fil d’acier de 1mm de diamètre et 19 cm de long
– Une potence
– Un spectroscope à fibre
– Une fibre optique
– Un poids de 20 grammes
– Un bec bunsen

→ Dans cette expérience, le but était de calculer la température de l’acier à l’aide de la loi de Wien en connaissant son maximum d’intensité lumineuse λmax grâce à son spectre d’émission.

Protocole: Nous avons fait chauffer un fil d’acier à l’aide d’un bec bunsen. Puis, grâce à une fibre optique, nous avons obtenu le spectre d’émission d’un corps chaud, le fil d’acier.

Fil d’acier témoin : 

Le fil d’acier chauffé :

Les spectres d’émission obtenus sont présentés ci-après :

→ Il ne nous a pas été possible de définir précisément la température du fil d’acier car notre spectre d’émission était imprécis bien qu’un lambda max est été observé dans l’infrarouge. Cependant, nous avons cherché a évaluer la température de l’acier en fonction de sa couleur à partir de mesures déjà réalisées.

Il est possible de dire que l’acier présent dans les Twin Towers a été soumis à de très fortes températures et qu’il s’est déformé sous l’effet de la chaleur.

Expérience 3 : Les protections incendies

Matériel:

– 3 fils d’acier de 1mm de diamètre et 20 cm de long
– Un bec bunsen
– Une potence
– De la laine de verre
– Un poids de 20 grammes
– Un chronomètre

Protocole:

Expérience 1:

Nous avons chronométré combien de temps un fil d’acier chauffé pouvait-il supporter un poids de 20 grammes.

→ Un fil d’acier chauffé peut soutenir un poids de 20 grammes pendant une durée de 14 secondes.

Expérience 2:

Nous avons réalisé la même expérience que précédemment en changeant un paramètre: le fil d’acier était recouvert de laine de verre.

 

 

 

 

 

 

 

 

→ Un fil d’acier chauffé recouvert d’une protection incendie ( laine de verre )  peut supporter un poids de 20 grammes pendant une durée de 1 minute et 30 secondes.

Expérience 3:

Nous avons réalisé la même expérience que précédemment en changeant un paramètre: la laine de verre était percée d’un trou.

→ Un fil d’acier chauffé recouvert d’une protection incendie endommagée peut supporter un poids de 20 grammes pendant une durée de 44 secondes.

Conclusion: La laine de verre est bien une protection efficace contre les incendies. Grâce à notre expérience, nous avons pu montrer que l’endommagement des protections incendies dans les Twin Towers peut expliquer que les aciers n’ont pas résisté à l’élévation de température.

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