Défi : le bateau en papier aluminium qui porte le plus de pièces
« Le cargo d'aluminium »
- ÂgeDès 6 ans
- Durée30 min
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùSur une table
Pour ce défi de bateau en papier aluminium, transforme un simple carré en cargo capable de porter des pièces de 1 centime. Dès 6 ans, avec un adulte dans la pièce, cherche une forme qui flotte bien et garde son équilibre. Prévois 5 minutes de préparation et 25 minutes d'expérience sur une table protégée. La charge possible dépend de la quantité d'eau que la coque peut déplacer avant l'entrée d'eau ou le basculement. Avec la même feuille, il faut trouver un compromis entre largeur du fond, hauteur des bords et stabilité.
La question
Quelle forme de bateau porte le plus lourd ?
Ton idée
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Choisis une idée avant de commencer.
Le matériel
- 1 carré de 20 × 20 cm, réutilisé pour tous les essais Carré de papier aluminium
- 1 bassine contenant 2 litres d'eau à température ambiante, adaptée aux deux formes de coque et assez profonde avec cette quantité pour qu'elles flottent librement pendant le chargement Bassine d'eau
- 60 pièces, comptées avant et après l'expérience Pièces de 1 centime
L’expérience
- 1
Installe la bassine contenant 2 litres d'eau au centre d'une table protégée, avec l'adulte dans la pièce. Vérifie avec lui qu'elle offre assez de place pour les deux formes et une profondeur suffisante pour que les coques chargées restent sans contact avec le fond : les 2 litres ne suffisent pas à le garantir dans une bassine trop large. Compte les 60 pièces et rassemble-les à côté de la bassine, loin du bord de la table.
- 2
Replie une petite bande tout autour du carré d'aluminium pour que les bords soient doublés et moins coupants. Lisse doucement les plis avec les doigts.
- 3
Forme une première coque plutôt étroite : relève les quatre côtés et pince doucement les coins pour les maintenir. Garde un fond plat et des bords continus, sans trou.
Plie plutôt que de froisser : tu pourras ensuite modifier la coque plus facilement. - 4
Pose doucement la coque vide sur l'eau, au milieu de la bassine. Observe si elle flotte sans pencher et sans laisser entrer d'eau, sans toucher le fond ni les parois.
- 5
Dépose les pièces une par une, en les répartissant sur le fond : une au centre, puis de part et d'autre. Compte chaque ajout et arrête dès que l'eau entre, que le bateau bascule ou que les 60 pièces sont posées. Vérifie pendant tout le chargement que la coque ne touche ni le fond ni les parois ; en cas de contact, arrête l'essai et ne retiens pas ce résultat pour comparer les formes.
Attends que le bateau soit immobile avant d'ajouter la pièce suivante. Ne prends pas appui sur la coque. - 6
Retire les pièces, sors la coque et laisse l'eau s'écouler dans la bassine. Déplie-la doucement, puis façonne un fond plus large en gardant des bords relevés et des coins bien fermés.
- 7
Pose la nouvelle coque vide sur l'eau et recommence le chargement avec les mêmes pièces, une par une et bien réparties. Vérifie à nouveau l'absence de contact avec le fond et les parois pendant tout l'essai. Arrête selon les mêmes critères et compare le nombre de pièces portées par les deux formes seulement si elles ont flotté librement.
Observe
La coque vide flotte si elle est intacte et laisse l'eau à l'extérieur. À chaque pièce ajoutée, elle s'enfonce un peu plus dans l'eau. Avec une charge mal répartie, un côté peut descendre davantage que l'autre. Le chargement s'arrête quand l'eau entre ou que la coque bascule ; si les 60 pièces tiennent, tu as seulement atteint la limite du stock disponible. Un contact avec le fond ou les parois interrompt aussi l'essai, mais ne permet pas de connaître la charge que la coque porte en flottant librement.
À noter dans ton carnet
- Le dessin de chaque coque vue du dessus et de côté.
- Le dernier nombre de pièces porté avant l'entrée d'eau ou le basculement.
- La manière dont l'essai s'est terminé : entrée d'eau, basculement, 60 pièces portées ou contact avec le fond ou les parois.
- Le côté où l'eau est entrée en premier, si cela s'est produit.
Comprendre
L'eau pousse le bateau vers le haut : c'est la poussée d'Archimède. Une coque bien formée peut s'enfoncer en repoussant davantage d'eau, tout en gardant ses bords au-dessus de la surface.
Quand tu poses ton bateau sur l'eau, sa coque prend la place d'une certaine quantité d'eau. On dit qu'elle déplace de l'eau. L'eau exerce alors une force vers le haut, appelée poussée d'Archimède. Cette force est égale au poids de l'eau déplacée : plus la partie immergée, c'est-à-dire située sous la surface, occupe de place, plus cette poussée est grande.
Une pièce ajoutée augmente le poids total du bateau et de son chargement. La coque descend alors un peu et déplace davantage d'eau. Si elle trouve une nouvelle position stable sans laisser entrer d'eau, elle continue de flotter. À cette position, sans contact avec la bassine, la poussée vers le haut équilibre le poids vers le bas. À poids total identique et à l'équilibre, une coque plus large ne subit donc pas une poussée plus grande : les deux coques déplacent le même poids d'eau.
Un fond assez large peut permettre de porter davantage de pièces qu'un fond très étroit, si les bords restent suffisamment hauts, les coins étanches et la charge bien répartie. Ce résultat est à tester, pas garanti. Avec le même carré d'aluminium, élargir le fond peut abaisser les bords et faire entrer l'eau plus tôt. La charge possible dépend du volume d'eau maximal que la coque peut déplacer avant l'entrée d'eau ou le basculement. Il faut donc trouver un compromis entre largeur du fond, hauteur des bords et stabilité.
La répartition du chargement compte également. Si toutes les pièces sont près d'un bord, la coque penche et l'eau peut entrer de ce côté alors qu'elle aurait encore pu porter cette charge bien répartie. Dans la vie courante, un petit bateau chargé de sacs d'un seul côté peut lui aussi s'incliner. Ton essai compare donc des formes, mais il faut garder une manière de charger aussi semblable que possible.
Enfin, un pli abîmé ou un petit trou peut laisser entrer l'eau et arrêter l'essai plus tôt. Cela ne prouve pas que la forme choisie est mauvaise. Comme tu réutilises la même feuille, elle change aussi un peu au fil des manipulations : note les déchirures et les plis importants pour ne pas attribuer tous les résultats à la largeur de la coque.
- Coque
- Partie du bateau qui forme son fond et ses côtés et garde l'eau à l'extérieur.
- Poussée d'Archimède
- Force exercée vers le haut par l'eau sur un objet qui y est plongé, égale au poids de l'eau déplacée.
- Immergé
- Situé sous la surface de l'eau.
- Poids
- Force avec laquelle la Terre attire un objet vers le bas.
Nouveau défi : Même charge, meilleur équilibre
Avec ta coque la plus stable, reprends au maximum le dernier nombre de pièces qu'elle a porté sans laisser entrer d'eau. Compare deux chargements : les pièces réparties sur le fond, puis les mêmes pièces davantage regroupées vers un côté. Retire toutes les pièces entre les deux essais et arrête dès que l'eau entre, que la coque bascule ou qu'elle touche le fond ou les parois. Quelle disposition garde les bords les plus régulièrement éloignés de l'eau lorsque la coque flotte librement ?
Autres idées à tester
- Sans modifier la coque ni ajouter de pièces, tourne-la d'un quart de tour dans la bassine avant de reprendre le même chargement, toujours sans contact avec le fond ni les parois. Si le résultat change beaucoup, cherche un coin déformé, une entrée d'eau ou une répartition différente des pièces.
Ranger et jeter
Récupère toutes les pièces et recompte-les avec l'adulte. Sèche-les, puis confie-les à l'adulte pour les ranger hors de portée des petits. Vide et sèche la bassine, puis essuie la table et les éventuelles traces d'eau au sol.
L'eau seule peut aller dans l'évier après vérification qu'elle ne contient aucune pièce ni morceau d'aluminium. Conserve les pièces pour un autre usage. L'aluminium ne va pas dans l'évier : dépose-le dans le bac indiqué par les consignes de tri locales.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- CP-CE2, puis approfondissement en CM1-6e
- Notion
- Flottaison, influence de la forme d'un objet, équilibre et comparaison d'essais ; première approche qualitative de la poussée d'Archimède au cycle 3. La charge possible dépend du volume d'eau maximal déplaçable avant l'entrée d'eau ou le basculement, avec un compromis entre largeur du fond, hauteur des bords et stabilité pour une même feuille. À poids total identique et à l'équilibre, sans contact avec la bassine, la poussée est identique : elle équilibre le poids total.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter à une observation.
- Suivre un protocole et garder des conditions de comparaison similaires.
- Compter, relever et organiser des résultats.
- Distinguer un résultat observé d'une explication possible.
- En classe
- Pour 25 élèves, constituez cinq groupes de cinq, avec le matériel complet prévu par groupe : un carré de 20 × 20 cm, une bassine contenant 2 litres d'eau et 60 pièces de 1 centime ; vérifiez que chaque bassine accueille les deux formes et permet leur chargement sans contact avec le fond ni les parois. Répartissez les rôles entre façonnage, chargement, comptage, observation et prise de notes, puis faites-les tourner. Prévoyez 5 minutes de préparation et 25 minutes d'essais, puis une mise en commun des dessins et des résultats. Comparez surtout les essais d'un même groupe, car la qualité des plis et les petites entrées d'eau peuvent différer entre groupes. Faites compter les pièces et vider toutes les bassines avant le rangement.
- À la fin, l’élève sait…
- L'élève doit pouvoir expliquer que le bateau s'enfonce davantage quand on le charge, que la forme de la coque détermine la quantité d'eau qu'il peut déplacer avant l'entrée d'eau ou le basculement, et qu'une charge bien répartie limite l'inclinaison. Il doit reconnaître qu'élargir le fond ne garantit pas une charge maximale plus grande.
Questions fréquentes
Pourquoi utiliser uniquement des pièces de 1 centime ?
Des pièces identiques permettent de comparer les charges simplement en les comptant. À nombre égal, la charge est pratiquement la même d'un essai à l'autre. Avec des pièces différentes, le nombre ne suffirait plus à comparer les résultats. Gardez donc les mêmes 60 pièces pendant toute l'activité.
Que faire si le bateau porte les 60 pièces sans couler ?
Vous avez atteint la limite du matériel prévu, pas nécessairement celle du bateau. Cette observation est déjà utile : notez « au moins 60 pièces » plutôt que « maximum : 60 ». N'ajoutez pas de charge : comparez l'inclinaison et la distance visible entre les bords et l'eau avec le même chargement.
Mon enfant a obtenu un moins bon résultat avec une coque plus large : est-ce normal ?
Oui, car élargir le fond avec la même feuille peut réduire la hauteur des bords. Un coin plus bas, un pli fragile ou une charge décentrée peut aussi laisser entrer l'eau plus tôt. Demandez à votre enfant de décrire précisément comment l'essai s'est arrêté. Ce résultat invite à examiner plusieurs causes possibles tout en conservant l'observation.
Vérifiée avant publication
Cette expérience a été relue le 15 octobre 2026 par notre contrôle de sécurité et notre contrôle scientifique : 62 phrases relues une à une, dont 10 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
