⏱️DURÉE30 min
🎯DIFFICULTÉFacile
👶ÂGEDès 8 ans
🧹PROPRETÉPropre
🏠LIEUIntérieur
✅TAUX DE RÉUSSITE90%
Les trains Maglev japonais flottent à 10 mm des rails et atteignent 600 km/h ! Reproduis ce principe à petite échelle avec des aimants en anneau et une règle en bois — et ton 'train' flottera vraiment.
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Activité à faire toute l'année, en famille ou en classe !
🧪 Matériel nécessaire
- 🧲 Aimants en anneau (diamètre 20-30mm) 6-10 · bricolage / internet
- ✏️ Crayon ou tige en bois (guide vertical) 1 · maison
- 📦 Socle en bois ou carton épais 1 · maison
- 🔧 Colle forte un peu · maison
📋 Étapes de l’expérience
1
Identifier les pôles
Testez vos aimants deux par deux. Positionnez-les pour qu'ils se REPOUSSENT (même pôle face à face). Marquez chaque face avec un crayon (N d'un côté, S de l'autre).
💡 Les aimants en anneau se positionnent naturellement en répulsion si vous les empilez : c'est le sens qu'il faut !
2
Monter le dispositif
Collez un aimant (fixe) sur le socle avec un trou au centre. Passez le crayon dans ce trou verticalement. Enfilez les autres aimants sur le crayon EN RÉPULSION (tous orientés pareil). Ils vont flotter les uns sur les autres !
💡 Le crayon sert uniquement de guide pour éviter que les aimants s'inclinent et se renversent.
3
Observer et expérimenter
Appuyez doucement sur l'aimant du dessus : il résiste ! Ajoutez du poids progressivement : combien peut-il supporter avant de toucher ? Mesurez la hauteur de lévitation.
💡 Ajoutez une petite plateforme en carton sur le dernier aimant pour poser des poids facilement.
🤓 Pourquoi ça marche ?
Les aimants ont deux pôles : nord et sud. Deux pôles identiques se repoussent (N-N ou S-S), deux pôles opposés s'attirent (N-S). En empilant les aimants en répulsion sur un guide, la force répulsive entre les aimants est dirigée vers le haut et équilibre le poids de l'aimant supérieur. L'aimant 'flotte' à la hauteur où la répulsion magnétique = son poids. Le théorème d'Earnshaw (1842) prouve qu'il est impossible de faire léviter un objet magnétique de façon stable dans les 3 dimensions avec des seuls aimants permanents — c'est pour ça que le guide (crayon) est nécessaire. Les vrais trains Maglev (Japon, Chine) utilisent des électroaimants supraconducteurs qui peuvent générer des champs magnétiques bien plus puissants, permettant une lévitation stable sans contact à haute vitesse.
Concepts scientifiques
magnétismerépulsionpôleschamp magnétiquethéorème d'Earnshaw
📚 Au programme scolaire : CM1 – Terminale
🔭 La science en détail
La force de répulsion entre deux petits aimants décroît très vite avec la distance — grossièrement comme l'inverse de la puissance quatrième de l'écart. Cette décroissance brutale rend l'équilibre vertical automatique : l'aimant flottant descend jusqu'à la hauteur exacte où la répulsion égale son poids ; s'il descend un peu trop, la force augmente fortement et le repousse, s'il monte, elle s'affaiblit et il redescend. C'est un équilibre stable verticalement, mais instable latéralement : conformément au théorème d'Earnshaw, l'aimant cherche toujours à s'échapper de côté ou à se retourner, et seul le guide l'en empêche.
Deux échappatoires physiques existent pourtant. Les matériaux diamagnétiques, qui repoussent tout champ magnétique, autorisent une lévitation stable sans contact : en 1997, une équipe de Nimègue a fait léviter une grenouille vivante dans un champ de 16 teslas, l'eau de ses tissus étant faiblement diamagnétique. Les supraconducteurs, eux, expulsent le champ magnétique (effet Meissner) et « verrouillent » leur position au-dessus d'un aimant. C'est cette seconde voie qu'exploite le maglev japonais, avec des bobines supraconductrices refroidies embarquées à bord du train.
Pour les ados et les parents curieux 🤓
⚠️ Sécurité
⚠️
Les aimants forts peuvent pincer les doigts — attention !
⚠️
Éloignez des appareils électroniques et des cartes bancaires
⚠️
Ne pas laisser les aimants forts à portée des très jeunes enfants
🛠️ Ça n’a pas marché ? Les ratés les plus fréquents
🚀 Pour aller plus loin
✨ Mesurez la force de répulsion à différentes distances avec un pèse-lettre
✨ Testez différentes tailles d'aimants : les plus grands lèvent-ils plus de poids ?
✨ Construisez un rail horizontal : votre 'train' peut-il glisser sans friction ?
📜 La petite histoire
Le 21 avril 2015, la rame d'essai L0 de la compagnie japonaise JR Central a atteint 603 km/h sur la ligne du Yamanashi — record de vitesse ferroviaire toujours en vigueur, obtenu en lévitation à une dizaine de centimètres du rail grâce à des aimants supraconducteurs. À Shanghai, un maglev de technologie allemande Transrapid relie l'aéroport de Pudong à la ville depuis 2004, à 431 km/h en pointe commerciale. Le Japon construit actuellement le Chūō Shinkansen, ligne maglev qui doit relier Tokyo à Nagoya à environ 500 km/h de vitesse de croisière.
💡 Bon à savoir : Le frottement entre l'aimant et le guide central peut parfois freiner le mouvement et limiter l'aspect 'aérien' de l'expérience. Utilise un support bien lisse et parfaitement vertical pour obtenir une lévitation fluide et stable.
🔬
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❓ Questions fréquentes
Pourquoi les aimants se repoussent-ils ?
Chaque aimant possède un pôle nord et un pôle sud. Lorsque tu places deux pôles identiques face à face, ils créent une force invisible qui les pousse l'un loin de l'autre. C'est cette force de répulsion qui permet de compenser le poids de l'aimant et de le faire flotter.
Est-il possible de faire léviter un aimant sans le guide en bois ?
Non, car selon le théorème d'Earnshaw, un objet magnétique ne peut pas rester stable dans le vide avec seulement des aimants fixes. Sans la règle pour le maintenir dans l'axe, l'aimant finirait toujours par se retourner ou glisser sur le côté pour rejoindre le pôle opposé.
Quelle est la différence entre un aimant normal et un train Maglev ?
Ton expérience utilise des aimants permanents, tandis que les vrais trains Maglev utilisent des électroaimants alimentés par électricité. En changeant la puissance du courant, les ingénieurs peuvent contrôler précisément la hauteur de lévitation et propulser le train à des vitesses incroyables.
Pourquoi mon aimant ne flotte pas et se colle directement ?
C'est probablement parce que les pôles face à face sont opposés (un nord et un sud). Il suffit de retourner l'un des deux aimants pour que les pôles identiques se retrouvent l'un contre l'autre et créent la force de lévitation.
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