Par Carrie Perles, mise à jour le 30 août 2022
Veejay Villafranca/Getty Images News/Getty Images
Les projets de sciences de l’ingénieur au secondaire se concentrent généralement sur le génie mécanique et électrique. Les projets mécaniques mettent l'accent sur l'exploitation de la puissance mécanique pour effectuer un travail, tandis que les projets électriques couvrent les circuits, les sources d'énergie alternatives et la production d'énergie. Les étudiants peuvent choisir des projets qui correspondent à leurs intérêts, leurs contraintes de temps et le matériel disponible.
Les projets d'énergie solaire démontrent comment la lumière du soleil peut être convertie en chaleur ou en électricité utilisable. Les exemples courants incluent les chauffe-air solaires, les chauffe-eau solaires et les fours solaires. En peignant un composant en noir pour absorber la lumière du soleil, vous pouvez canaliser la chaleur capturée vers l’air, l’eau ou la nourriture. Une expérience basée sur une enquête pourrait demander :« Comment la température extérieure affecte-t-elle la température intérieure d'un aérotherme solaire ? » ou "Comment le volume d'eau dans un réservoir solaire influence-t-il sa vitesse de chauffage ?"
Construire une machine RubeGoldberg – du nom du caricaturiste qui a conçu des mécanismes délibérément complexes pour effectuer des tâches simples – offre une exploration pratique du génie mécanique. Incorporez des leviers, des poulies, des ventilateurs, des billes roulantes et des engrenages pour créer un système qui, par exemple, verse une tasse de jus ou appuie sur le bouton d'alimentation d'un ordinateur portable. L'accent doit être mis sur la cohérence et la précision ; la machine doit effectuer la tâche de manière fiable à chaque essai. Notez que certaines expo-sciences excluent les projets RubeGoldberg car ils peuvent ne pas démontrer explicitement la méthode scientifique.
Une course de billes est une manière intéressante d’examiner l’énergie potentielle et cinétique. En utilisant une isolation en mousse pour tuyaux comme piste, vous pouvez concevoir des boucles verticales. Formuler une hypothèse : « Quelle hauteur de départ minimale est requise pour qu’une bille effectue une boucle d’un rayon donné ? » Construisez la piste, testez l'hypothèse et affinez la conception en fonction des résultats.
Les batteries faites maison, bien que de puissance modeste, sont excellentes pour illustrer l’électrochimie de base. Construisez une cellule simple en alternant pièces de monnaie, disques de nickel et serviettes en papier imbibées de citron :pièce de monnaie → serviette citron → nickel → serviette citron → pièce de monnaie → serviette citron → nickel. Mesurez la tension avec un multimètre, puis expérimentez en échangeant les matériaux de l'électrolyte ou des électrodes pour identifier les combinaisons qui produisent une tension mesurable.