Fabriquer une petite voiture électrique à hélice
« Le bolide à hélice »
- ÂgeDès 9 ans
- Durée50 min
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùSur une table, Au sol, avec de la place
En fabriquant une voiture électrique pour enfant, tu découvres comment deux piles peuvent mettre un véhicule en mouvement sans entraîner directement ses roues. Avec Le bolide à hélice, tu construis un petit véhicule en carton, puis tu observes comment l’air le fait avancer. Dès 9 ans, avec un adulte dans la pièce : prévoyez 30 minutes de préparation et 20 minutes d’expérience.
La question
Comment transformer l’électricité d’une pile en mouvement ?
Ton idée
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Choisis une idée avant de commencer.
Le matériel
- 1 rectangle de 10 × 15 cm Rectangle de carton
- 4 Bouchons de même diamètre pour les roues
- 2 Pailles dans lesquelles les pics peuvent tourner librement
- 2 Pics à brochette, aux deux pointes coupées par l’adulte, assez longs pour dépasser de chaque côté des pailles
- 1 ensemble Petit moteur de 1,5 à 3 V avec son hélice adaptée et ses fils de connexion
- 2, installées dans le boîtier Piles alcalines AA de 1,5 V
- 1, pour les 2 piles AA Boîtier porte-piles avec interrupteur et connexions compatibles avec les fils du moteur
- 1 rouleau, utilisé pour les fixations Ruban adhésif
L’expérience
- 1Étape de l’adulte
L’adulte perce le centre des quatre bouchons et coupe les deux pointes de chaque pic si cela n’a pas déjà été fait. Il vérifie que les bouchons tiennent fermement sur les pics, tandis que les pics tournent librement dans les pailles.
- 2
Pose le carton sur la table et replie une bande de 4 cm à l’une de ses extrémités courtes pour former un rebord vertical. Renforce le pli avec du ruban adhésif : ce rebord sera l’arrière de la voiture.
- 3
Retourne le carton et fixe les deux pailles parallèles sous sa partie plate, en travers de la voiture. Place une paille près de l’avant et l’autre près du pli arrière, sans mettre de ruban devant leurs ouvertures.
Des pailles bien parallèles aident la voiture à rouler droit. - 4
Glisse un pic dans chaque paille, puis enfonce un bouchon à chaque extrémité. Laisse un petit espace entre chaque roue et sa paille pour éviter les frottements.
- 5
Pose la voiture sur le sol et pousse-la doucement à la main. Observe les roues, puis ajuste leur position si elles frottent contre le carton ou les pailles.
- 6Étape de l’adulte
L’adulte fixe l’hélice adaptée sur l’axe du moteur, en suivant son mode de fixation. Le moteur reste déconnecté du boîtier pendant cette manipulation.
- 7
Fixe solidement le corps du moteur en haut du rebord arrière avec du ruban adhésif, son axe horizontal orienté dans la longueur de la voiture et l’hélice derrière le carton. Vérifie, moteur déconnecté, que l’hélice peut tourner sans toucher le carton, le sol ou les roues.
- 8
Fixe le boîtier sur la partie plate du carton, entre les deux axes des roues, plutôt vers l’avant pour équilibrer le poids du moteur, avec l’interrupteur accessible. Mets l’interrupteur sur arrêt, puis relie chaque fil du moteur à une connexion différente du boîtier. Fixe les fils contre le carton, loin de l’hélice et des roues, avec les connexions séparées et maintenues par du ruban adhésif.
- 9
Pose la voiture sur un sol lisse, sec et dégagé, puis retire tes mains de l’hélice avant d’actionner l’interrupteur. Observe le sens du déplacement pendant quelques secondes, puis coupe l’alimentation.
- 10
Si la voiture recule, laisse l’interrupteur sur arrêt et inverse les deux connexions du moteur, puis refixe les fils. Repose la voiture au sol et effectue un nouvel essai pour observer son déplacement.
Observe
À la mise en marche, l’hélice tourne rapidement et produit un petit bruit. Sur un sol lisse, la voiture commence à rouler si les roues tournent librement et si la poussée est suffisante. Les roues tournent alors qu’aucun mécanisme ne les relie au moteur. Avec le petit moteur à deux fils prévu ici, inverser les connexions inverse le sens de rotation de l’hélice et généralement celui du déplacement, mais les performances peuvent être différentes.
À noter dans ton carnet
- Le sens du déplacement au premier essai : vers l’avant, vers l’arrière ou aucun déplacement.
- La trajectoire : plutôt droite ou courbe.
- Les endroits où une roue semble frotter.
- Le changement observé après inversion des connexions, si cette étape a été nécessaire.
Comprendre
Les piles fournissent de l’énergie au moteur, qui fait tourner l’hélice. Quand l’hélice pousse l’air vers l’arrière, l’air pousse la voiture vers l’avant.
Le moteur transforme une partie de l’énergie électrique reçue des piles en mouvement de rotation. L’hélice fixée sur son axe tourne avec lui. Toute l’énergie ne devient pas du mouvement utile : une partie est aussi dispersée, notamment sous forme de bruit et d’un léger échauffement.
Les pales sont les différentes branches de l’hélice. Leur forme inclinée leur permet de mettre l’air en mouvement lorsqu’elles tournent. Pour faire avancer la voiture, elles doivent envoyer l’air vers l’arrière. Comme avec un ventilateur, le mouvement de rotation produit donc un déplacement d’air.
Quand l’hélice pousse l’air vers l’arrière, l’air exerce en retour une force vers l’avant sur l’hélice. Cette force, appelée poussée, se transmet au moteur puis au carton. La voiture n’a pas besoin de prendre appui sur un mur : c’est son action sur l’air qui permet de la propulser.
Les roues servent à porter la voiture et à lui permettre de rouler. Le moteur ne les entraîne pas directement : elles tournent parce que le véhicule avance. Les pailles guident les axes, c’est-à-dire les deux pics qui portent les roues. Si une roue serre contre une paille ou si les axes sont mal alignés, les frottements peuvent empêcher le départ.
Un sol lisse facilite le déplacement, tandis qu’un tapis freine davantage les petites roues. C’est comparable à une valise à roulettes : elle avance facilement sur un sol régulier, mais devient plus difficile à déplacer sur une surface souple. Une voiture immobile ne signifie donc pas forcément que son moteur ne fonctionne pas.
- Énergie électrique
- Énergie transférée des piles au moteur par le circuit.
- Pale
- Une des branches de l’hélice, dont la forme permet de déplacer l’air.
- Poussée
- Force qui fait avancer la voiture lorsque l’hélice envoie l’air vers l’arrière.
- Axe
- Tige autour de laquelle une pièce tourne, ou qui tourne avec elle.
- Frottement
- Action entre deux surfaces en contact qui gêne leur glissement ou leur mouvement.
Nouveau défi : Faire rouler le bolide plus droit
Peux-tu rendre la trajectoire plus droite sans changer les piles ni le moteur ? Interrupteur sur arrêt, ajuste seulement le parallélisme des pailles ou l’espace entre les roues et les pailles. Fais un nouvel essai au même endroit et compare les trajectoires, en ne modifiant qu’un réglage à la fois.
Autres idées à tester
- Déplace légèrement le boîtier vers l’avant ou vers l’arrière sur la partie plate du carton, interrupteur sur arrêt, puis refixe-le solidement. Compare le départ et la stabilité de la voiture, sans changer le reste du montage.
Ranger et jeter
Mettez l’interrupteur sur arrêt, déconnectez le moteur et retirez les piles du boîtier avec l’adulte. Rangez les piles, le moteur, l’hélice et les petites pièces hors de portée des jeunes enfants. Ramassez les morceaux de ruban et conservez le montage au sec.
Rien ne va dans l’évier. Les morceaux de ruban adhésif vont à la poubelle ; le carton propre peut être trié selon les consignes locales. Réutilisez les pièces encore en bon état. Déposez les piles usagées dans un point de collecte et les composants électriques hors d’usage dans une collecte adaptée.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- Cycle 3 : CM1, CM2 et 6e ; dès 9 ans
- Notion
- Conversion de l’énergie électrique en mouvement ; rôle du moteur, de l’hélice et des roues dans un objet technique.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter aux observations.
- Réaliser un objet technique à partir d’un protocole.
- Identifier les fonctions des principales pièces d’un montage.
- Comparer des essais en ne modifiant qu’un paramètre.
- En classe
- Pour 25 élèves, organisez cinq groupes de cinq avec un ensemble complet de matériel par groupe. Prévoyez les opérations réservées à l’adulte en amont, puis environ 30 minutes de montage et 20 minutes d’essais et d’échanges. Réservez une zone au sol pour une seule voiture en fonctionnement à la fois et contrôlez chaque montage avant son premier départ. Lors de la mise en commun, faites distinguer le rôle de l’hélice, qui propulse, et celui des roues, qui permettent de rouler.
- À la fin, l’élève sait…
- L’élève doit pouvoir expliquer que les piles alimentent le moteur, que celui-ci entraîne l’hélice et que l’air envoyé vers l’arrière produit une poussée vers l’avant. Il doit aussi identifier un frottement susceptible de gêner le déplacement.
Questions fréquentes
L’hélice tourne, mais la voiture reste immobile. Que vérifier ?
Coupez d’abord l’alimentation et attendez l’arrêt complet de l’hélice. Vérifiez que la voiture roule facilement lorsqu’on la pousse doucement et qu’aucune roue ne serre contre une paille. Contrôlez ensuite que l’hélice ne touche rien et que les piles sont en bon état. La puissance varie selon les petits moteurs : ce montage demande un véhicule léger et un sol lisse.
Faut-il un interrupteur supplémentaire ou d’autres fils ?
Non : le boîtier prévu possède déjà son interrupteur. Choisissez un moteur muni de ses fils et un boîtier dont les connexions sont compatibles avec eux. Vérifiez cette compatibilité avant l’atelier. Si les éléments disponibles ne permettent pas une connexion stable, reportez le montage plutôt que d’improviser.
Pourquoi la voiture part-elle du mauvais côté ?
Le sens de rotation du moteur dépend du sens de ses connexions. Avec le moteur à deux fils prévu, vous pouvez inverser ces connexions lorsque l’interrupteur est sur arrêt. Vérifiez ensuite le déplacement lors d’un nouvel essai au sol. Une hélice étant généralement conçue pour un sens de rotation privilégié, les deux sens ne donnent pas nécessairement la même poussée.
Vérifiée avant publication
Cette expérience a été relue le 15 octobre 2026 par notre contrôle de sécurité et notre contrôle scientifique : 56 phrases relues une à une, dont 4 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
