TPE: Pourquoi le bois de chêne était-il particulièrement utilisé dans la construction navale des coques de bateaux?

I-Cintrage

Introduction: Dans les constructions navales, pour donner au bois des coques la bonne forme, on utilisait la méthode de la boîte à vapeur. Les planches de  bois sont enfermées dans une caisse étanche dans laquelle est introduite de la vapeur d'eau. La température s'approche ainsi de 100 °C. Ensuite, les planches de bois sont placées dans un "moule" qui donne au bois sa forme voulue.

 

Objectif: Nous cherchons ici à  montrer dans quelles conditions le bois est le plus déformable et nous allons montrer que les techniques utilisées étaient les  plus optimales. Dans cette expérience nous avons utilisé des baguettes de bois en hêtre (bâton à barbe à papa) dans un premier temps puis nous avons répété l'expérience avec des planchettes de chêne que nous avons découpées à partir de bûches.

 

 

Matériel

-Erlenmeyer et chauffe balon

-15 Baguettes de bois

-Planche et clous

-eau

 

Protocole

 

-Fabriquer avec la planche et les clous un moule permettant de déformer progressivement puis de maintenir dans le cintrage obtenu les différentes baguettes de bois.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                24 cm

-Mettre 5 baguettes en bois identiques dans un erlenmeyer avec de l'eau à 85° C pendant 15 minutes.

-Mettre autre 5 baguettes de bois identiques dans un erlenmeyer avec de l'eau à température ambiante pendant 15 minutes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-garder les cinq dernière à l'abris de l'humidité

-déformer progressivement une par une toutes les baguettes jusqu'à ce qu'elles cassent

 

Résultats:

Nous avons rassemblés nos résultats (hêtre) dans le tableau suivant:

 

 

 

 

 

 

Ainsi, nous observons que les baguettes sèches sont plus cassantes que les baguettes trempées dans l'eau froide, et beaucoup plus cassantes que les baguettes trempées dans l'eau chaude.

 

 

 

Interprétation et explication

 

 

Le bois est constitué de fibres reliées entre elles par une force que l'on peut appeler attraction de proximité.

 

La souplesse du bois est la conséquence du déplacement des fibres les unes par rapport aux autres. Plus un bois est fibré, c'est à dire plus les fibres sont nombreuses et petites, plus elles glissent facilement les unes sur les autres, rendant ce bois plus souple.

Lorsque l'on trempe du bois dans de l'eau, l'eau va s'infiltrer entre les fibres, et rendre leur déplacement plus facile. Plus l'eau est chaude, (et donc plus les molécules sont espacées les unes des autres), plus l'infiltration sera importante (l'optimal étant la vapeur d'eau, où les molécules sont les plus espacées).

 

Remarque: Cette technique ne pourrait pas être utilisée pour la fabrication des pièces maîtresses (exemple: couples) car plus l'épaisseur d'un morceau de bois est important, plus le cintrage devient difficile. Dans le cas des couples, le cintrage est presque impossible car celles-ci dépassent 50 cm d'épaisseur.

 

II-Efficacité

 

Nous cherchons maintenant à savoir si ce cintrage se maintient dans le temps.

Nous avons donc placé trois baguettes à la moyenne de leur cassure sur la planche cloutée.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La baguette trempée dans l'eau chaude est placée à 7,5 cm, la baguette trempée dans l'eau froide est placée à 3,5 cm et la baguette sèche à 2,5cm.

Au bout d'une semaine, nous avons sorti  les baguettes du moule. Nous avons constaté que les deux baguettes trempés dans l'eau avait complètement adopté la forme imposée alors que la baguette sèche retournait partiellement à sa forme initiale (droite).

 

La méthode employée est donc doublement efficace: les baguettes sont plus souples et tiennent mieux dans la forme imposée.

 

Il existe cependant d'autres méthodes de cintrage du bois dont la plus répandue aujourd'hui est le lamellé collé. Cette technique consiste à croiser des fines couches de bois tranché et / ou des feuilles de contreplaqué. Les couches sont tenues par des agrafes et collées entre elles par des colles ne nécessitant pas de plaquage. On utilise des colles résines (type polyuréthane ou époxyde), qui viennent pénétrer dans tous les pores du bois avant durcissement. Avec cette technique, grâce au croisement des couches, il n' y a pas de risque d'apparition de fissures.