Expérience du liquide non newtonien avec de la fécule de maïs
« La pâte qui fait la dure »
- ÂgeDès 5 ans
- Durée25 min
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùSur une table
Avec « La pâte qui fait la dure », tu expérimentes avec un liquide non newtonien : de la fécule de maïs, de l’eau et un mélange qui résiste aux gestes rapides, mais coule quand tu le laisses tranquille. Dès 5 ans, avec un adulte dans la pièce, enfants et parents peuvent comparer leurs gestes et chercher une explication. Prévois 5 minutes de préparation et 20 minutes d’expérience, sur une table protégée, au-dessus d’un sol lavable.
La question
Un liquide peut-il devenir dur quand on tape dessus ?
Ton idée
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Choisis une idée avant de commencer.
Le matériel
- 250 g Fécule de maïs
- 15 à 20 cl au total Eau froide
- 1 Saladier
- 2 gouttes Colorant alimentaire, facultatif
- 1 Nappe lavable ou plateau
L’expérience
- 1
Installe le saladier au centre de la nappe lavable ou du plateau, sur une table stable. Vérifie avec l’adulte que le sol est lavable et que tout le matériel est prêt.
- 2
Verse doucement les 250 g de fécule dans le saladier, près du fond pour limiter la poussière. Ajoute d’abord 15 cl d’eau froide et, si tu le souhaites, les 2 gouttes de colorant.
- 3
Mélange lentement avec les doigts jusqu’à humidifier toute la fécule. Si des zones restent sèches et impossibles à incorporer, ajoute petit à petit une partie de l’eau restante, sans dépasser 20 cl d’eau au total.
Arrête d’ajouter de l’eau dès que la pâte devient homogène et s’affaisse lentement au repos. Elle doit encore opposer une résistance lorsque tu la pousses rapidement.
- 4
Pose deux doigts sur la surface, puis laisse-les descendre très lentement dans la pâte. Retire-les doucement et observe la trace laissée par tes doigts.
- 5
Avec les mêmes doigts, donne une petite tape rapide à la surface, sans chercher à frapper fort et sans toucher le fond du saladier. Compare la résistance avec celle rencontrée pendant le mouvement lent.
Garde le saladier posé et le visage à distance : un petit geste suffit pour sentir la différence.
- 6
Prends une petite poignée de pâte au-dessus du saladier et serre-la brièvement entre tes mains. Ouvre ensuite les mains et regarde comment elle se déforme et retombe.
- 7
Refais une fois la comparaison entre geste lent et geste rapide, sans ajouter d’ingrédient. Observe si tu retrouves la même différence de résistance.
Observe
Quand tes doigts avancent lentement, ils s’enfoncent dans le mélange, qui se déplace autour d’eux. Une petite tape rapide rencontre une résistance nettement plus forte, même si la pâte n’est pas devenue un solide permanent. La poignée serrée paraît momentanément ferme, puis elle s’affaisse et coule lorsque tu ouvres les mains. Les traces laissées à la surface s’atténuent progressivement au repos. Si le contraste est faible, note-le aussi : la proportion d’eau et la manière de bouger influencent beaucoup le résultat.
À noter dans ton carnet
- La quantité totale d’eau utilisée : 15 cl, 20 cl ou une quantité intermédiaire estimée.
- La différence de résistance ressentie avec les mêmes doigts, en mouvement lent puis rapide.
- Ce que devient la poignée de pâte quand les mains s’ouvrent.
- Le résultat de la seconde comparaison : semblable ou différent de la première.
Comprendre
Dans l’eau, les petits grains de fécule peuvent se bloquer un instant les uns contre les autres quand tu bouges vite : la pâte résiste davantage. Quand tu relâches tes mains, les grains peuvent à nouveau bouger et la pâte coule.
La fécule ne se dissout pas dans l’eau froide comme le ferait du sucre. Ses grains restent dispersés dans l’eau : on parle d’une suspension. Ils sont minuscules, mais ils occupent ensemble une grande partie du mélange. Cette forte concentration permet au mélange de se comporter de cette façon.
Lors d’un mouvement lent, l’eau permet aux grains de se réorganiser et de glisser les uns par rapport aux autres. Le mélange peut alors se déformer et couler. Lors d’une sollicitation rapide et suffisamment forte, les contacts entre grains deviennent plus nombreux et transmettent les efforts. Dans cette suspension dense, ils peuvent former un réseau momentanément bloqué, ce qui explique la forte résistance ressentie.
La viscosité décrit la résistance d’un fluide à l’écoulement. La loi de viscosité de Newton décrit une relation proportionnelle entre l’effort qui fait glisser des couches de fluide les unes par rapport aux autres et leur vitesse de déformation ; le coefficient de cette relation est la viscosité. Un fluide non newtonien ne suit pas cette loi. Dans notre mélange, cela se manifeste par une viscosité apparente qui augmente lorsque les mouvements sont suffisamment rapides : le comportement est dit rhéoépaississant. La viscosité apparente décrit ici la résistance à l’écoulement dans les conditions du geste réalisé. La sensation de dureté peut aussi correspondre à un blocage temporaire de la suspension. Dire seulement que la pâte « devient solide » cacherait donc une partie de ce qui se passe.
Quand tu relâches tes mains, le réseau de contacts peut se défaire et les grains se réorganisent : la pâte s’affaisse à nouveau. Aucun nouvel ingrédient n’est nécessaire pour retrouver ce comportement. Dans la vie courante, du miel paraît plus visqueux que de l’eau parce qu’il s’écoule moins facilement ; cette comparaison aide à comprendre le mot viscosité, mais elle ne signifie pas que le miel se comporte comme notre mélange.
La proportion d’eau compte beaucoup. Avec trop d’eau, les grains sont plus éloignés et le contraste entre les gestes devient moins net ; avec trop peu d’eau, certaines zones restent sèches et la pâte se mélange difficilement. C’est pourquoi tu commences avec 15 cl et ajustes seulement si nécessaire, dans la limite des 20 cl prévus.
- Suspension
- Mélange dans lequel de petites particules solides sont dispersées dans un liquide sans y être dissoutes.
- Viscosité
- Grandeur qui décrit la résistance d’un fluide à l’écoulement.
- Loi de viscosité de Newton
- Relation selon laquelle l’effort qui fait glisser des couches de fluide les unes par rapport aux autres est proportionnel à leur vitesse de déformation, avec une viscosité constante dans des conditions données.
- Fluide non newtonien
- Fluide qui ne suit pas la loi de viscosité de Newton. Dans notre mélange, cela se manifeste par une viscosité apparente qui augmente lorsque les mouvements sont suffisamment rapides.
- Viscosité apparente
- Valeur qui décrit la résistance à l’écoulement d’un fluide dans les conditions de déformation considérées.
- Rhéoépaississement
- Augmentation de la viscosité apparente lorsque la vitesse de déformation augmente, dans certaines conditions.
Nouveau défi : Le même chemin, deux vitesses
Dans la pâte déjà préparée, trace avec un doigt un court chemin lent, puis tente le même chemin plus rapidement, sans forcer. Prédis lequel sera le plus facile et compare les résistances ressenties. Garde le même doigt, la même profondeur et le même mélange : seule la vitesse du geste doit changer.
Autres idées à tester
- Observe uniquement les traces : fais une empreinte peu profonde avec deux doigts, retire-les et décris comment ses bords s’effacent au repos.
- Si tu prépares la version sans colorant, compare tes observations aux descriptions de la page : la couleur n’est pas nécessaire au phénomène.
Ranger et jeter
Laisse le mélange sécher dans le saladier, dans un endroit inaccessible aux tout-petits et aux animaux. Détache ensuite les résidus et mets-les à la poubelle ; essuie soigneusement le saladier et la protection avec un torchon avant de les laver. Nettoie la table et le sol, range le matériel, puis lave-toi les mains.
Ne verse dans l’évier ni le mélange, même dilué, ni ses résidus : ils peuvent obstruer les canalisations. Toute la pâte doit sécher puis rejoindre la poubelle des déchets ménagers.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- CP-CE2, cycle 2 ; CM1-6e, cycle 3. Accessible dès 5 ans avec adaptation orale des consignes.
- Notion
- Explorer les propriétés de la matière et distinguer observation et interprétation à partir d’une suspension non newtonienne rhéoépaississante.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter à une expérience.
- Comparer des essais en ne faisant varier qu’un paramètre.
- Décrire une observation avec un vocabulaire précis.
- Communiquer une conclusion à l’oral, par un dessin ou par écrit.
- En classe
- Organisez cinq groupes de cinq élèves, chacun disposant d’un saladier, de 250 g de fécule, de 15 à 20 cl d’eau froide et d’une protection lavable ; le colorant reste facultatif, à raison de 2 gouttes par groupe. Prévoyez 5 minutes de préparation et 20 minutes de manipulation avec des rôles tournants : manipulation, observation et compte rendu. Chaque élève réalise un petit essai pendant que les autres observent, sous votre surveillance dans la pièce. Terminez par une mise en commun distinguant « je sens une résistance » de « le mélange est définitivement solide », puis organisez le séchage et l’élimination des résidus.
- À la fin, l’élève sait…
- L’élève doit pouvoir expliquer que le même mélange s’écoule lors d’un geste lent, résiste davantage à une sollicitation rapide et peut couler à nouveau après relâchement. Au cycle 3, il peut relier ce comportement à une suspension concentrée dont les grains se bloquent momentanément.
Questions fréquentes
Pourquoi notre pâte reste-t-elle très liquide ?
Vérifiez que vous avez utilisé 250 g de fécule de maïs et au maximum 20 cl d’eau. Mélangez lentement pour incorporer les éventuels dépôts du fond, puis comparez à nouveau un mouvement lent et une petite tape rapide. Une suspension trop diluée montre moins nettement le phénomène. Pour rester dans le protocole, n’ajoutez pas de fécule supplémentaire : notez plutôt ce résultat et les quantités utilisées.
La pâte magique à la fécule change-t-elle vraiment d’état ?
L’expression « pâte magique » décrit la surprise, pas une transformation mystérieuse. Le mélange reste une suspension de grains dans l’eau, dont le comportement mécanique change pendant la manipulation. La résistance momentanée vient notamment des contacts entre les grains. Vous pouvez aider votre enfant à le constater en lui faisant observer le retour à l’écoulement après relâchement.
Peut-on rincer toute la pâte avec beaucoup d’eau ?
Non, le mélange doit être retiré du saladier sans passer dans les canalisations. Laissez-le sécher hors de portée, puis jetez les résidus à la poubelle. Essuyez soigneusement le matériel avant son lavage. Cette organisation fait partie de l’expérience et peut être anticipée dès l’installation.
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 14 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
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