Stage machine de Rube Goldberg 2025 par les élèves de l’Institut Villebon Georges Charpak
Notre machine s’est basée sur des éléments clés, notamment de l’Arduino, des pendules et des aimants.
Le déclenchement de la machine se fait par un capteur de distance à ultrasons. Lorsque l’on s’approche à moins de 30 cm du capteur, il met en marche le servomoteur à qui il est relié. Ainsi, il fait tomber la bille. La bille va pousser la bougie sur les bouchons de liège pour qu’elle brûle le fil qui retient la bille du pendule.
Ensuite, un mini bateau muni d’un aimant avancera, grâce à un coup de vent créé par une plaque de polystyrène, vers un capteur magnétique. Ce capteur magnétique est directement en contact avec ce qu’on appelle un électroaimant. Dans notre cas, lorsque l’aimant du bateau sera détecté par le capteur magnétique, le courant électrique qui traverse l’électroaimant, et qui crée un champ magnétique, s’arrêtera pour “désaimanter” l’électroaimant. Ainsi, un morceau de métal se détachera pour laisser tomber le bras du pendule.
Le bras comprend un aimant pour repousser la voiture, qui contient également un aimant à l’arrière. Ces deux aimants sont de pôles identiques pour se repousser. Enfin, l’aiguille située à l’avant de la voiture éclatera le ballon pour libérer la bille. La bille tombera dans un tube jusqu’au gobelet. En devenant plus lourd, le gobelet activera un système de poulie et tirera sur la bouteille pour qu’elle verse de l’eau.
Un capteur de distance à ultrasons fonctionne en émettant une brève impulsion d’ondes sonores à haute fréquence (inaudibles pour l’homme). Cette onde se propage dans l’air jusqu’à rencontrer un obstacle, qui la réfléchit vers le capteur sous forme d’écho. Le capteur mesure précisément le temps écoulé entre l’émission de l’impulsion et la réception de l’écho. Connaissant la vitesse du son dans l’air (environ 340 m/s), il calcule ensuite la distance qui le sépare de l’obstacle en utilisant la formule : Distance = (Vitesse du son × Temps de vol aller-retour) / 2. Ainsi, en mesurant un délai, le capteur détermine une distance en temps réel.
Un électroaimant fonctionne grâce à l’électricité qui crée un champ magnétique. Lorsqu’un courant électrique traverse une bobine de fil conducteur (souvent enroulé autour d’un noyau en fer ou acier), il génère un champ magnétique autour de la bobine. Le noyau en matériau ferromagnétique (comme le fer) amplifie ce champ magnétique en s’aimantant temporairement. Ainsi, l’électroaimant devient un puissant aimant uniquement lorsque le courant circule. Dès que le courant est coupé, le champ magnétique disparaît presque instantanément et l’électroaimant perd sa force d’attraction. Son avantage est de pouvoir être activé ou désactivé à volonté par le simple contrôle du courant électrique.
