Focus Animation : L'eau

L’eau est un sujet important dans nos interventions en raison du lien qu’on peut faire avec l’énergie hydraulique, le changement climatique, la prévention des risques inondation, sécheresse et incendie… Nous avons donc mis au point tout un parcours de vulgarisation scientifique destiné à comprendre l’eau en tant qu’élément physique et qui nous sert ensuite à approfondir des sujets plus complexes. Voici une présentation d’une partie des outils que nous mobilisons dans ce sens:

Le cycle de l’eau en introduction

C’est une mécanique naturelle bien connue par les enfants car au programme de l’éducation nationale dès la maternelle avec un approfondissement régulier tout au long du cours élémentaire. En faire notre première approche du sujet de l’eau est à la fois une façon de rappeler des connaissances acquises en les raccrochant à des expériences concrètes qui apportent parfois une meilleure compréhension, et c’est aussi un moyen de valoriser les enfants qui peuvent utiliser ces connaissances dans un contexte moins scolaire et plus ludique.

Nous rappelons ainsi les principales étapes du cycle de l’eau, en y attribuant une expérience scientifique concrète:

Évaporation: Souvent la première étape présentée dans un cycle de l’eau, partant de la mer pour rejoindre le ciel, nous utilisons une simple tasse à thé pour montrer ce qu’il se passe. En versant de l’eau chaude dans la tasse, on voit une « fumée blanche » en sortir, c’est des petites gouttelettes d’eau entrainées vers le haut par de la vapeur qui a la particularité d’être invisible et plus légère que l’air. C’est important de rappeler ce mélange entre eau liquide visible et vapeur invisible, pour éviter les mauvaises interprétation et pour bien expliquer que l’eau s’évapore même lorsqu’on ne voit rien au dessus, comme c’est le cas en mer.
Condensation: Une fois en l’air, la vapeur se condense pour donner des petites gouttes d’eau qui donnent leur aspect aux nuages. Lorsque les gouttes deviennent de plus en plus grosses, ça donne de la pluie. Afin de montrer ce phénomène, nous fabriquons un nuage directement dans une bouteille, en simulant une dépression à l’aide d’une pompe à vélo. C’est une expérience très apprécié des enfants car contrairement aux conditions naturelles où le nuage se forme en altitude quand la pression diminue, notre expérience implique de provoquer une dépression soudaine sous la forme d’une explosion au moment d’ouvrir la bouteille.
Pluie et ruissellement: A l’aide d’une maquette représentant un paysage et d’une douche portative, les enfants peuvent visualiser comment la pluie tombant au sol rejoint les cours d’eau puis les rivières puis la mer. C’est une bonne représentation de ce qu’est un bassin versant, et cette approche permet aussi de simuler une crue, en vidant un verre d’eau sur la maquette pour représenter un pic de précipitations.

*Simulation d’une crue avec la maquette bassin versant, également utilisée pour montrer le ruissellement.*

Les propriétés de l’eau

Les lois physiques qui s’appliquent à l’eau permettent d’expliquer son comportement et comment certaines machines exploitent ces phénomènes. La vulgarisation scientifique de ces aspects est donc pour nous un passage obligé dans nos interventions. Nous faisons appel à des connaissances normalement acquises durant le collège, mais notre approche ludique permet de les rendre compréhensibles par des niveaux moins avancés, en adaptant tout simplement le vocabulaire de l’animateur aux ages ciblés.

Notre animation « Mole d’eau » se compose de 100 petites représentations identiques d’une molécule d’eau H2O, et permet de comprendre les interactions à l’échelle moléculaire. Il s’agit d’une représentation proportionnelle des atomes qui la constitue à l’échelle 1: 150 000 000 000, et nous y avons intégré des aimants permettant de simuler l’attraction magnétique des liaisons hydrogènes entre les molécules. Les molécules se collent donc entre elles, et nous utilisons cette particularité pour expliquer les phénomènes de tension superficielle, de capillarité, de formation des flocons de neige, de changement d’état de la matière… Ça fait appel à des connaissances normalement vues au collège, mais l’exemple est tellement visuel et ludique que nous avons pu le montrer et l’expliquer à partir du cycle 1.

*Eau à l’état gazeux: les molécules ne se touchent pas, c’est un état qui prend plus de place*. Après avoir réussi à les placer sans qu’elles ne se collent, les enfants simulent la condensation en les rapprochant, on fait le lien avec l’expérience du nuage en bouteille vue plus tôt.

*Eau à l’état liquide, les molécules se collent et forment des « gouttes », on peut y plonger la main sans difficultés car le lien magnétique est faible.*

Eau à l’état Solide: Les molécules s’assemblent en formant des hexagones à cause de la géométrie des molécules, le centre des hexagones est vide, ce qui explique pourquoi la glace prends plus de volume que l’eau liquide.

Sur ces interventions, nous prenons aussi du temps pour montrer des expériences autour de la température de l’eau (passage d’un état à l’autre, différence de densité, effet sur la biodiversité…) et surtout sur la pression, concept essentiel à comprendre quand on doit aborder le sujet des barrages par la suite. Nous utilisons des animations à base de seringues et de tuyaux pour montrer notamment l’incompressibilité de l’eau.

Deux bouteilles contiennent respectivement de l’eau froide (bleue) et de l’eau chaude (rouge), en ouvrant les robinets qui les relies, en remarque que l’eau froide, plus lourde, passe par le tuyau d’en bas, alors que l’eau chaude, plus légère, passe par le tuyau d’en haut.

*Nous montrons le principe du vérin hydraulique à travers un montage simple à base de deux seringues et d’un tuyau que les enfants peuvent expérimenter à leur guise.*

Les machines hydrauliques

Après avoir approfondi les caractéristiques physiques de l’eau, nous pouvons proposer aux enfants des exemples de machines utilisant la force de l’eau. Clepsydres, norias, coupe de Pythagore, fontaine de Héron , vérin hydraulique, turbines… Tout une diversité de machines peu connues du grand public mais qui n’ont plus de secrets pour le public animé après notre passage. Nous cherchons à valoriser les acquis des enfants en leur proposant de fabriquer l’une de ces machines, qu’ils peuvent garder en fin d’intervention. Nous les invitons à être actifs et éco-citoyens dans ces réalisations en leur demandant d’utiliser des matériaux de récupération comme base de fabrication.

*Fabrication d’une turbine à partir d’une bobine de filament 3D, de bouchons et d’attaches autobloquantes.*

Les sorties sur le terrain

L’école ne se limite pas à 4 murs et un tableau blanc, nous souhaitons que dans toutes nos interventions abordant le sujet de l’eau, il y ait une sortie sur le terrain, afin que le public animé puisse voir des écosystèmes aquatiques en vrai. Dans ce sens, nous travaillons régulièrement avec Naturailes 66 et son animateur Thierry, afin de présenter la multitude de milieux humides et de biodiversité qu’on trouve dans notre territoire.

Nous organisons également des visites du Barrage de l’Agly, avec le soutien du Département des Pyrénées Orientales, et occasionnellement des visites guidées sur les abords du Barrage de Vinça, ou sur les usines hydroélectriques de la SHEM, le long de la Têt. Nous adaptons le choix du site à visiter aux contraintes géographiques des établissements où nous intervenons.