Posez une feuille de papier entre deux piles de livres et placez une pièce au milieu. En général, elle plie et tombe aussitôt. Pliez maintenant la même feuille en éventail et recommencez : souvent, elle porte dix, vingt pièces, voire davantage. Le même papier, les mêmes pièces, et un résultat complètement différent.
C'est cette surprise qui fait du défi du pont en papier une si bonne expérience à la maison pour les enfants d'environ 5 à 12 ans. Il ne demande presque rien, dure une demi-heure et mène à une grande idée que les ingénieurs utilisent tous les jours : la forme d'un matériau compte autant que le matériau lui-même.
Ce qu'il vous faut
- Du papier : plusieurs feuilles A4 identiques, du papier d'imprimante ordinaire. Utiliser toujours le même type garde le test équitable.
- Deux piles de livres de même hauteur, écartées d'environ la longueur d'une règle.
- Des pièces toutes identiques, ou d'autres petits poids semblables comme des rondelles métalliques. Gardez les pièces hors de portée des enfants qui mettent encore tout à la bouche.
- En option : du ruban adhésif, une règle et une feuille pour noter les résultats.
Votre enfant peut faire toutes les étapes. Votre rôle est de poser des questions et de veiller à ce que chaque essai se déroule de la même façon.
Deviner d'abord : la feuille à plat
Commencez par le pont le plus simple : une feuille à plat posée sur le vide. Avant de poser quoi que ce soit, demandez : « Combien de pièces penses-tu qu'elle va porter ? »
Ajoutez ensuite les pièces une à une au milieu de la feuille, en comptant à voix haute, jusqu'à ce que le pont plie tellement que les pièces glissent ou que le papier tombe. Notez le dernier nombre qu'il a porté. Pour la plupart des feuilles à plat, ce nombre est très petit, souvent zéro ou un, et beaucoup d'enfants sont stupéfaits.
Demandez à votre enfant de décrire ce qui s'est passé : « Où a-t-elle plié en premier ? » « Elle a plié au milieu ou sur les bords ? »
Essayer d'autres formes
Donnez maintenant une feuille neuve à chaque essai et proposez à votre enfant de ne changer que la forme. Quelques idées à tester :
| Forme du pont | Mon pari | Pièces portées |
|---|---|---|
| Feuille à plat | ||
| Bords relevés des deux côtés, comme une gouttière | ||
| Pliée en éventail, plis allant d'une pile à l'autre | ||
| Roulée en quelques tubes, côte à côte | ||
| Éventail avec une feuille à plat posée dessus comme une route |
Les plus jeunes peuvent choisir une forme et parier sur « plus » ou « moins » que la feuille à plat. Les plus grands peuvent prédire un nombre, puis comparer leur pari au résultat.
L'éventail demande en général un petit temps de réflexion : les plis doivent aller en travers du vide, d'une pile de livres à l'autre, et non dans le sens de la longueur. Si votre enfant le plie dans l'autre sens, laissez-le essayer quand même. Découvrir que les mêmes plis marchent dans un sens et pas dans l'autre fait partie de la leçon.
Pourquoi les plis rendent le papier plus solide
Une feuille à plat est très mince : elle plie facilement dès qu'on appuie dessus. Quand on plie le papier, une partie se dresse sur la tranche, et le papier est beaucoup plus difficile à plier ainsi. Essayez avec votre enfant : tenez une feuille à plat et appuyez doucement dessus, puis tenez la même feuille sur la tranche et appuyez sur ce bord. La différence se sent facilement.
Un pont plié en éventail est plein de petits murs dressés sur la tranche, et chacun aide à porter le poids. La même idée se retrouve partout chez vous :
- Le carton ondulé : déchirez le bord d'une boîte en carton et regardez à l'intérieur. Entre les deux couches lisses, il y a une couche ondulée, exactement comme l'éventail.
- Les toits en métal et certaines clôtures sont pressés en ondes pour la même raison.
- Les ponts, les étagères et les marches utilisent souvent des formes pliées ou nervurées plutôt que des dalles plates.
Inutile d'employer des mots comme « force » ou « rigidité ». « Plier fait se dresser le papier, et un papier dressé est plus difficile à plier » suffit pour la plupart des enfants.
Un test équitable, puis plus difficile
Quand votre enfant a un modèle préféré, parlez de ce qui rend un test équitable :
- Même type de papier, même écart entre les livres, pièces toujours posées au même endroit.
- Ne changez qu'une seule chose à la fois : la forme, le nombre de plis ou la largeur du vide.
- Comptez toujours de la même façon, par exemple « le dernier nombre avant la chute ».
Relevez ensuite le défi. Écartez davantage les livres. N'utilisez qu'une demi-feuille. N'autorisez que deux morceaux de ruban adhésif. Les plus grands peuvent dessiner un diagramme en barres simple des résultats, une barre par modèle, et repérer le gagnant d'un coup d'œil.
Dans Dologi, le casse-tête « Construis selon le plan » demande aux enfants de trouver la pile de cubes qui correspond à un plan dessiné vu de dessus, une autre façon de réfléchir à la manière dont les pièces s'assemblent pour former un ensemble solide.
En résumé
- Une feuille à plat posée sur deux piles de livres porte très peu de pièces ; la même feuille pliée comme il faut peut en porter beaucoup.
- Devinez d'abord, ajoutez les pièces une à une et notez le dernier nombre porté par chaque pont.
- Les plis dressent le papier sur la tranche, et un papier sur la tranche est bien plus difficile à plier : la même idée que le carton ondulé.
- Gardez des tests équitables en ne changeant qu'une chose à la fois, puis rendez le défi plus difficile.
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