Après avoir choisi le sujet des barrages hydroélectriques, nous avons eu l’idée de créer nous aussi de l’électricité à l’aide de l’eau. Nous avons alors décidé de fabriquer une turbine pour valider ou non l’hypothèse suivante : « Nous pouvons allumer une lampe 1,5 volt avec une turbine de notre fabrication »

 

Matériel :

- Une bouteille plastique 1,5L

- Des cuillères en plastique

- Une dynamo de vélo

- Des fils électriques

- Une lampe 1,5V

- Un ampèremètre

- Un voltmètre

- De la mousse expansive

 

Expérience :

Tout d’abord, il a fallu construire notre turbine. Pour cela, nous avons percé cinq trous au milieu de la bouteille et nous y avons introduit les cuillères. Nous avons ensuite placé la dynamo au niveau du goulot et fixé le tout avec la mousse expansive.

Notre turbine

Par la suite, nous avons calculé le débit du robinet qui, ouvert au maximum de son débit, remplit une bouteille de 5L en 15 secondes. Donc le débit est de 5/15 = 0,33L/s

Ensuite, nous avons mis en place le circuit électrique avec une lampe et deux multimètres selon le schéma ci-dessous :

Puis nous avons maintenu la turbine sous le jet d'eau du robinet ouvert au débit maximum comme le montre cette vidéo :

 

 

 

Résultats et conclusion :

Le filament de la lampe a légèrement rougeoyé. L’intensité moyenne mesurée durant l’expérience est de 187,1 mA et la tension moyenne est de 0,95 V. Notre bouteille fait donc office de turbine et la dynamo prend la place de l’alternateur en transformant l’énergie rotative en énergie électrique. Nous pouvons constater que la lampe ne brille pas au maximum de sa capacité, cela s'explique par la trop faible tension du courant produit.

A l’aide de cette turbine «faite maison », nous avons créé de l’électricité et presque allumé une lampe. Nous pouvons ainsi dire que l’hypothèse est validée.

 

 

Le but de notre deuxième expérience était de comprendre si la hauteur d’eau au sein du lac de retenue avait une influence sur la pression exercée sur le barrage. Et si oui dans quelle mesure.

 

Expérience :

 

Pour le savoir, nous avons utilisé un tube de 2m de hauteur dans lequel nous avons percé 5 trous : l’un à 0,5m du haut du tube, un deuxième à 0,75m et ainsi de suite tous les 0,25m. Nous avons ensuite empli le tube d’eau, nous l'avons placé tube à une hauteur de 58cm du sol et nous avons mesuré la distance à laquelle les différents jets tombaient, comme le montre cette vidéo :

 

 

:

 

Résultats obtenus :

	Hauteur (en m)	Hauteur de la colonne d'eau	Distance atteinte par le jet
Premier trou	2,17	0,5	1,93
Deuxième trou	1,92	0,75	2,01
Troisième trou	1,67	1	2,29
Quatrième trou	1,42	1,25	2,35
Cinquième trou	1,17	1,5	2,4

 

On voit bien que malgré une hauteur de départ moindre, les trous les plus bas envoient l’eau à la plus grande distance, l’eau sort donc de ces trous-ci avec plus force. Cela confirme ce que la loi de Pascal nous enseigne propos de la pression :

 

P=e.g.h

 

Où e est la masse volumique (en kg/m³),

 g est la gravité (en N/kg),

 h est la hauteur au-dessus du point étudié (en m),

 Et P la pression (en Pa).

 

Dans le cas étudié, e est constante, g est constante donc P est directement proportionnelle à h.

 

 

Conclusion :

 Plus la hauteur d’eau augmente, plus la pression augmente dans le tube. C’est cela qui permet à l’eau de jaillir à une plus grande vitesse, et donc de tomber sur le sol à une plus grande distance, si le point de départ est situé plus bas.

Si ce phénomène est observé à petite échelle dans notre tube, il en va de même dans les barrages. Et comme la hauteur est bien plus importante, les forces qui s’exercent sont beaucoup plus puissantes. C’est pour cela que les barrages ont besoin d’avoir une base bien plus épaisse et solide que ne l’est leur sommet ; car sans ça, ils ne résisteraient pas à la pression. Cela explique aussi pourquoi le départ de la conduite forcée est situé le plus profondément possible sous la surface du lac. Cela permet de bénéficier de la plus grande hauteur d'eau donc de la plus grande pression, afin de pouvoir tirer un maximum d’énergie de la masse d'eau .

Notre conclusion ->