CANON À KINDER

Comme indiqué dans le chapitre 2 (propulsion), le recul d'une arme est une application de la troisième loi de Newton (action et réaction ...) que les artilleurs connaissent bien. D'où l'idée de ce canon bien innocent qui tire des œufs jaunes de Monsieur Kinder.

1- Comment ça marche ?

Le canon lance des œufs, plus ou moins lourds.
Pour que les mesures ne soient pas perturbées par l'action de l'artilleur, c'est un compas qui assure le tir :
il suffit de tirer fermement sur la ficelle, ce qui expulse le compas, ce qui débloque le piston.
Le canon va alors reculer, un peu ou beaucoup, selon le poids contenu dans l'œuf (en théorie).

Et si on mettait en parallèle la distance parcourue et le poids de l'œuf ?

2- Plan du canon

Rôle du compas :
Pour que l'artilleur ne modifie pas les conditions de tir, ce qui est la base de toute expérimentation, un compas est placé entre l'arrière du tube et l'arrière du piston. Il garde les élastiques tendus.
De par sa construction, le compas reste bloqué dans la position illustrée ci-dessous.
En tirant fermement sur la ficelle du compas, le piston est libéré sans influencer le mouvement du véhicule.

3- Matériel à se procurer

Canon :
un peu de contreplaqué de 50 mm pour le socle, le compas et les trois disques du piston
20 cm de tube PVC de plombier, diamètre intérieur = un œuf
2 vis à bois de 10 mm à tête cônique, pour visser le canon sur le socle
20 cm de tourillon hêtre diamètre 6 mm
4 clous de 20 mm
2 élastiques de 40 mm
4 roues d'avion modèle réduit, diamètre 40 mm ou plus (ou récupération ...)
corde à piano diamètre 4 mm pour les essieux
tube laiton diamètre intérieur 4 mm pour passer les essieux
4 dominos d'électricien pour bloquer les roues sur les essieux
Un boulon de 30 mm , diamètre 3 mm, por le compas
Un bout de ficelle

Outillage :
Araldite, Super-Glue, scie à chantourner, tournevis, perceuse pour les 2 trous des vis, ...

Pour l'expérimentation :
Plusieurs œufs Kinder
Des poids pour mettre dans les œufs : gros boulons de 3 grammes ou plus, tous les mêmes
Un peu de papier style PQ pour bloquer le chargement des œufs
un double (ou triple) décimètre pour mesurer la distance parcourue par le canon.

4- Construction

Socle :
Découper un rectangle de 10 x 30 cm en contreplaqué
Coller 2 tubes laiton de 11 cm sous le socle, bien parallèles (Araldite) : ils dépassent légèrement de chaque côté.
Y glisser les cordes à piano coupées à la bonne longueur.
Mettre les roues en place (dominos).
Vérifier : le socle doit rouler très facilement.
Astuce : si les roues avant sont plus grandes (45 ou 50 mm), le canon tire légèrement vers le haut.

Canon :
Découper l'encoche dans le tube PVC (elle sert surtout à visualiser la partie intérieure par le public, mais permet les vissages).
Y percer deux trous pour les vis qui fixeront le tube au socle. Attention : les vis doivent être noyées dans le tube.
Fabriquer 3 disques en contreplaqué 5 mm, diamètre interne du tube (celui de l'avant sera ajusté sans frottement).
Les percer au centre au diamètre du tourillon.
Coller le premier à l'arrière du tube (Super-Glue).
Coller le deuxième (celui qui est ajusté sans frottement) à l'extrémité du tourillon (Super-Glue ou Araldite) pour fabriquer le piston.
Placer ce piston dans le tube et coller le troisième disque à l'arrière.
A l'aplomb du troisième disque, on peut renforcer le montage avec des équerres en contreplaqué.
Enfoncer les 4 clous qui servent à attacher les élastiques.
Mettre en place les deux élastiques et essayer : le piston doit glisser avec un minimum de frottements.
Visser le canon sur le socle.

Compas :
Découper les trois pièces A, B et C du compas dans le contreplaqué.
Percer A et C, diamètre du boulon.
Percer A et B, pour y passer la ficelle.
Coller B sur A.
Assembler AB sur C avec le boulon, sans trop serrer.
Le compas doit tourner presque sans frottement.

5- Utilisation pédagogique

Paramètre à modifier pendant l'expérience : le poids de l'œuf

Préparer un œuf avec sa charge : compter les boulons (ou autres objets dont le poids unitaire est connu).
Une série d'essais normalisée augmente régulièrement le nombre de boulons
Mettre l'œuf dans le canon.
Placer délicatement le compas entre le tube et le disque arrière du piston, pour bloquer le piston en position arrière.
Mettre l'œuf en contact avec le piston.
Placer le canon en position de tir, par exemple une roue sur le zéro du double-décimètre.
Tirer énergiquement sur la ficelle du compas..
Mesurer la distance parcourue par le canon.
La reporter dans un tableau à deux colonnes :
- colonne 1 : poids de l'œuf
- Colonne 2 : distance parcourue.

Quelques essais avec des poids contenus dans les limites matérielles du canon permettent de se faire une idée assez précise de la loi à l'étude.
On peut aussi reporter les données dans un tableur type Excel, et utiliser sa fonction graphique pour visualiser les résultats :
- courbe mettant en relation la masse éjectée et la distance parcourue
- détérioration de la courbe aux limites : masse trop faible ou trop forte.

Pour aller plus loin :
On peut augmenter la puissance du canon en ajoutant des élastiques
Construire un canon plus gros, plus performant
M'en envoyer le plan, pour en faire profiter tout le monde.
Et pourquoi pas ne pas étudier la distance parcourue par l'œuf ?

Page vite faite le 22/12/01 entre 18 et 20 h. Le plan aussi, sous Illustrator. Alain Gless

PS : En 2005, j'ai enfin mis le canon Kinder sous forme de fiches de l'Air et le Vent (3 pages).
C'est plus facile à comprendre, j'espère.
Téléchargez les 3 fiches en cliquant ici.