Questions aux experts
Matière et matériaux
En retournant un bocal fermé par un torchon mouillé, l\'eau ne tombe pas.
Mes élèves (de CE2-CM) ont découvert l'expérience du bocal rempli d'eau et fermé par un torchon mouillé. L'eau ne coule pas quand on retourne le bocal. J'ai du mal à leur expliquer le phénomène :
Est-ce la tension de surface qui retient l'eau?
Quel est le rôle du torchon ?
Peut-on comparer cette expérience à celle de l'aiguille qui flotte en surface de l'eau quand elle est posée délicatement ?
D'avance je vous remercie pour votre aide!
Wed 07/02/07 - 12:34
Le torchon mouillé joue uniquement le rôle d'un bouchon. La tension superficielle de l'eau intervient dans le fait que l'eau mouille le torchon qui devient donc étanche à l'air. Pour comprendre pourquoi ça ne se vide pas, il suffit de calculer la pression sur les deux faces du torchon : côté intérieur du bocal, il y a la pression due à une colonne d'eau d'une vingtaine de cm de haut, que j'exprime dans une unité non politiquement correcte de 20g/cm2. Sur la face externe, il y a la pression atmosphérique, voisine de 1000g/cm2. C'est donc elle qui l'emporte, mais comme l'eau est peu compressible, rien ne bouge.
En fait, la situation est un peu plus compliquée, car il y a de l'air dissous dans l'eau et la pression côté intérieur du bocal est égale à la pression atmosphérique. Mais le torchon est souple, il se bombe un tout petit peu vers l'extérieur, ce qui augmente le volume, donc diminue la pression et on retrouve la situation d'équilibre. Pour se convaincre du bien fondé de cette explication, il faut refaire l'expérience avec un bocal pas entièrement rempli d'eau et, oh surprise, ça marche aussi !