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TPE L'oeuf

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by

axel huguet

on 16 February 2014

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Transcript of TPE L'oeuf

A l’origine, nous voulions nous diriger vers un sujet se portant sur les sports de balles et les contraintes qui s’exercent sur la balle. Puis cela s’est généralisé à la Forme Sphérique et c’est ainsi que Florent eu l’idée de l’œuf et sa forte résistance lorsque l’on exerce une pression dessus. L’émission « On n’est pas que des cobayes » sur le sujet "Peut-on marcher sur les œufs ?" nous a confirmé notre choix.

La question de base était : Pourquoi l’œuf ne se casse-t-il pas lorsque l’on appuie sur ses extrémités ?

- Placer l’œuf sur la première planche dans la position que l’on souhaite étudier.
- Faire coulisser la deuxième plaque jusqu'à ce qu’elle touche l’œuf. (Le poids de la plaque étant de 1.1kg)
- Ajouter des poids jusqu'à ce que l’œuf cède.
Protocole :
La Géométrie de l'œuf joue sur sa résistance
Pour savoir si la coquille a une influence sur la résistance de l’œuf, nous avons soumis des œufs pleins/crus, dans deux positions différentes, à des poids jusqu'à ce que la coquille cède.

Dans les deux positions, les œufs ont cédé. Nous avons fait une moyenne sur 5 œufs dans chacune des positions.
Résultats :
moyenne œuf plein cru horizontal : 3.6 kg
moyenne œuf plein cru vertical : 3.9kg
Observation :
Un œuf cru vertical est légèrement plus résistant qu'un œuf placé horizontalement.
Interprétation :

Après avoir effectué des recherches, nous avons appris qu’un œuf placé en position verticale est 10% à 15% de fois plus résistant que placé horizontalement.
La position de l’œuf joue donc sur sa résistance. Notre expérimentation et nos recherches confirment donc notre première hypothèse.
Conclusion intermédiaire :
Production TPE
L'
œuf

L’œuf cru vertical est plus résistant qu’un œuf cru horizontal
- La coquille d’un œuf est principalement composée de calcite, un carbonate de calcium (CaCO3).
- Est constituée à
40 % de calcium
- Les cristaux de calcites qui constituent principalement la coquille s’agencent de manière à former une chaîne de cristaux lors d’une pression. Ainsi lorsqu’une pression extérieure est exercée sur la coquille, les cristaux vont s’appuyer les uns sur les autres. C’est le même système que pour les voûtes des églises.
Un œuf cru vertical est plus résistant qu’un œuf cru horizontal, l’hypothèse est donc confirmée.
Conclusion intermédiaire:
Après avoir observé que la composition de l’œuf a une influence sur sa résistance, nous pensons avoir trouvé un troisième facteur : L’épaisseur de la coquille.
L’épaisseur de la coquille influe sur la résistance d’un œuf
Nous avons voulu travaillé sur les morceaux de coquilles d’œufs des expérimentations précédentes, c’est ainsi que nous avons récupéré des fragments de coquille de chaque œuf brisé. Afin de voir si l’épaisseur de la coquille a une influence sur la résistance de l’œuf, nous avons fait un tableau comparant l’épaisseur de la coquille avec le poids soutenu pour un même œuf, sur une moyenne de 5 œufs.
Obtention de l’épaisseur des coquilles :
Après la participation à un cours de terminal S le jeudi 28 novembre 2013, dont le thème était « Comportement ondulatoire de la lumière », nous avions les informations nécessaires permettant le calcul de l’épaisseur de la coquille.
Protocole :
On place verticalement une coquille d’œuf, on projette ensuite un rayon lumineux sur la partie infime de la coquille (épaisseur). On observe une multitude de tache sur l’écran situé derrière la coquille.
On note :
Distance [Coquille Ecran]= D (mètre)
Tache=L (m)
Longueur d’onde=λ (m)
Épaisseur de la coquille=α (m)
On calcule l’épaisseur de la coquille selon la formule suivante :
α=(λ*2D)/L

Avec λ= 650mm=6.5*10^-11 m (Pour notre cas)

Application de la diffraction du rayon lumineux afin de déterminer l’épaisseur de la coquille.
Premier essai :
- Du fait de sa taille trop élevée et de son incurvation, les faisceaux sont déviés une deuxième fois sur la coquille faisant échouer l’expérimentation.
Deuxième essai :
- On test avec une coquille beaucoup plus petite, ayant pour données :
D=5.8m
L=2.1cm= 2.1*10^-2 m
Après application numérique, l’épaisseur moyenne de 5 échantillons est d’environ
α= 3.6*10-1 mm, ceci est en relation avec les données préalablement trouvées : l’épaisseur de la coquille est comprise entre 0.2 et 0.4 mm.



L’épaisseur de la coquille de l’œuf ne varie que très peu, cependant on voit que plus l’œuf est épais, plus le poids pour casser l’œuf doit être important.
Interprétation :
Bien qu’infime l’épaisseur de la coquille a une influence sur la résistance de l’œuf, l’hypothèse est donc confirmée.
Conclusion intermédiaire :
Cependant on observe des taches sur la coquille de l’œuf, ceci signifie que la coquille est moins épaisse à cet endroit d’après les recherches menées.
Étant donné que l’épaisseur de la coquille a une influence sur la résistance de l’œuf, nous nous demandons si ces taches influent elles aussi sur la résistance.
L’épaisseur de la coquille est réduite au niveau des taches, cela joue donc sur sa résistance
Après avoir contacté Joël Gautron, spécialiste en Œufs, celui-ci nous a donné des explications concernant la provenance des taches sur la coquille et leurs effets.
Les poules élevées en batterie (élevage intensif) et en enclos intérieur ne mangent pas de cailloux, par conséquent elles ont un apport en calcaire moins important. Les poules élevées en plein air ont quant à elles la possibilité d’ingérer en partie des cailloux, elles ont donc un apport en calcaire plus important.
On en conclut qu’un œuf provenant d’une poule élevée en plein air est plus résistant qu’un œuf provenant d’une poule élevée en batterie, bien que cette différence soit moindre.
Nous avons mis en évidence que la coquille joue un rôle capital dans la résistance de l’œuf. Cette dernière est dûe à sa géométrie, sa composition chimique et, bien qu’infime, son épaisseur.
Sous conclusion générale :
Cependant, l’œuf est également constitué d’une membrane située entre le blanc de l’œuf et sa coquille.
La résistance de l’œuf est liée à la membrane située sous la coquille
Pour répondre à cette question nous nous sommes rendus au laboratoire afin de vérifier la possibilité de présence de protéines dans la membrane, cela grâce au test du Biuret.

-tubes à essais,
-sulfate de cuivre 1%,
-soude,
-pipettes,
-eau distillée,
-œuf sans coquille.
Matériel nécessaire :

-Mettre un morceau de membrane dans l’eau distillée (5-6ml)
-ajouter 1ml de soude
-ajouter 5-6ml de sulfate de cuivre
Si précipité bleu ou rouge ,alors,
il y a présence de protéine dans la membrane.
Protocole :
Obtention d’un précipité bleu-violet.
Résultat :

Il y a donc présence de protéines dans la membrane.
Conclusion intermédiaire :
Après cela nous avons testé la résistance d’un œuf sans la coquille.
Nous avons donc placé un œuf dans du vinaigre durant 24h

Nous remarquons que l’œuf sans la coquille se brise instantanément sous le poids de la plaque (1,1kg).
Observation :

L’œuf sans coquille peut donc résister à un poids strictement inférieur à 1,1kg, situé entre 400g et 1.1kg.
Interprétation :
Sous conclusion générale :
La membrane seule n’offre qu’une résistance moindre comparée à celle de la coquille.
Nous nous demandons alors si un œuf sans sa membrane, seulement avec sa coquille, est aussi résistant qu’un œuf combinant les deux.
Du fait d’une impossibilité à se procurer du phénol et d’un manque de temps, nous n’avons pas pu expérimenter l’œuf sans membrane.
Toutefois le protocole était le suivant:

-Percer et vider un œuf,
-Injecter le phénol et laisser reposer durant 1h,
-Vider l'œuf du phénol,
-Tester la résistance de l'œuf.

Cependant, après avoir mené des recherches, nous pouvons affirmer que :
Un œuf sans membrane a une résistance équivalente à un œuf en comportant une.
Leur résistance est égale.
Interprétation :
Nous avons démontré que la membrane seule n’offrait aucune résistance particulière à l’œuf.
Conclusion :
En effet, la membrane coquillère, constituée de 2 ou 3 fines couches de fibres de protéines, adhère à la coquille et sert de protection seulement contre les moisissures et les bactéries, et non contre les chocs. Elle n’a donc aucun rôle dans la résistance d’un œuf.
Sous conclusion générale :
De plus, nous savons également que l’intérieur d’un œuf est composé d’un vitellus (jaune) entouré d’un albumen (blanc).
Vitellus : se partage entre 50 % de solides et 50 % de liquides, il contient 16 % de protéines et 30 % de lipides.
Albumen : Il se compose d'eau à 87 % et d'albumine (protéine) à 12 %. Le blanc est transparent et visqueux, il est soluble dans l'eau.
Ces deux composants de l’œuf jouent sur sa résistance
Pour ce faire nous avons procédé au test de résistance d’œufs:
plein/cru, vide et plein/cuit, dans les positions verticales et horizontales.
- Oeuf plein/cru :
Verticale : résiste à un poids moyen de 3.9kg. Complètement écrasé.
Horizontale : résiste à un poids moyen de 3.3kg. Complètement écrasé.
-Oeuf vide :
Verticale : résiste à un poids moyen de 1.5kg .Complètement écrasé.
Horizontale : résiste à un poids moyen de 1.1kg.Complètement écrasé.
- Oeuf plein/cuit :
Verticale : résiste à un poids moyen de 2.8kg. Seulement coquille fissurée.
Horizontale : résiste à un poids moyen de 2.9kg. Seulement coquille fissurée.
observation :
Tableau comparatif du poids limite (kg) d’œufs par rapport à une position donnée.
Interprétation :
Dans les deux positions l’œuf cuit est bien plus résistant que l’œuf plein cru et l’œuf vide puisque nous savons que seule la coquille est fissurée.
La résistance de l’œuf cuit est due aux composants de l’intérieur de l’œuf, à savoir l’albumen et le vitellus.
Conclusion intermédiaire :
Hypothèse : pourquoi après la cuisson d’un œuf, ce dernier est-il plus résistant ?

Pour cela nous cherchons à comprendre quel phénomène se passe lors de la cuisson de l’œuf.
Lors de la cuisson de l’œuf, les albumines contenues dans l’albumen, se coagulent sous l’effet de la chaleur. Ce qui explique que la résistance d’un œuf dur est plus importante que celle d’un œuf cru.

Conclusion Générale:
Qu’elle est la composition de la coquille ?
Les taches sont dues à un manque de calcaire en cette zone. En effet, lors de la formation de l’œuf, la poule a manqué d’apport en calcaire (apporté par des cailloux). Ce manque se répercute sur la répartition du calcaire dans la coquille, jouant ainsi sur sa résistance.
De plus, nous savons qu’au niveau des taches la coquille est moins épaisse.
L’épaisseur ayant une influence, même infime, sur la résistance de l’œuf.
Conclusion intermédiaire
Qu'elle est la composition de la membrane ?
Nous avons cherché à éliminer la membrane tout en conservant la coquille.
La problématique était la suivante :


Après nos recherches et expérimentations, nous avons déterminé plusieurs facteurs :

- La coquille, de par sa composition chimique, son épaisseur et la position dans laquelle se trouve l’œuf lorsque qu’une pression est exercée sur lui.
- La géométrie de l’œuf, de par la répartition des forces.
- L’albumen et le vitellus, de par l’agencement de leurs protéines lors d’une cuisson.

Cependant nous sommes en droit de nous demander si ces facteurs et la manière dont ils influent la résistance de l’œuf de poule sont les mêmes que sur d’autres œufs d’espèces différentes.

Thème National: Matière et Forme
Diapositive réalisée par Axel, Armand et Florent
Elèves de 1èreS
En quoi certains paramètres jouent-ils sur la résistance d’un œuf de poule ?
Problématique :
En quoi certains paramètres jouent-ils sur la résistance de l’œuf de poule ?
Mur
Coquille
Laser
Rayon diffracté
Membrane
Full transcript