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Version du 25 mars 2020 à 21:05

Une bouteille, un bouchon et un bouchon qui saute !

Auteur L.mahe | Dernière modification 18/05/2020 par Bolido

Bouchon sauteur IMG 20181218 111220-min.jpg

Difficulté

Facile

Durée

15 minute(s)

Disciplines scientifiques

Physique

Une bouteille, un bouchon et un bouchon qui saute !

Difficulté

Facile

Durée

15 minute(s)

Disciplines scientifiques

Physique

Sommaire

1 Introduction
2 Video d'introduction
3 Étape 1 - Préparation du matériel
4 Étape 2 - Mise en place de l'expérience
5 Étape 3 - Expérimentation
6 Étape 4 - Pour aller plus loin
7 Comment ça marche ?
8 Éléments pédagogiques
9 Commentaires

Licence : Attribution (CC-BY)

air, chaud, bouteille, bouchon

Introduction

À l'aide d'une bouteille, tente de faire sauter un bouchon.

Video d'introduction

Mp4

Bouchon_sauteur_MP4.mp4

Matériel et outils

Étape 1 - Préparation du matériel

Pour commencer, rassemble le matériel nécessaire à l'expérience.

- Une bouteille en verre (ou cannette en verre)

- Un bouchon en plastique (ou une pièce de monnaie, une balle de golf, amuse-toi à trouver d'autres objets à faire sauter !)

- Un peu d'eau

et "pour aller plus loin" :

- Récipient pouvant contenir le bas de la bouteille

- Bouilloire

- Du liquide vaisselle

Étape 2 - Mise en place de l'expérience

Met un peu d'eau sur le dos du bouchon et place le de manière à ce qu'il soit renversé sur le goulot de la bouteille.

Bouchon sauteur IMG 20181218 112927-min.jpg

Bouchon sauteur IMG 20181218 124438-min.jpg

Étape 3 - Expérimentation

Place tes mains autour de la bouteille et observe !

Bouchon sauteur IMG 20181218 144205-min 7 .jpg

Étape 4 - Pour aller plus loin

Si tes mains ne sont pas assez chaudes, cela marche aussi en plongeant la bouteille dans de l'eau chaude.

Tu peux aussi essayer avec une bulle de savon liquide sur le goulot de la bouteille. Pour cela, trempe le goulot de la bouteille dans du savon liquide (ou liquide vaisselle) afin de créer une opercule de savon à la sortie de la bouteille. Réchauffe-la avec tes mains et tu observeras que la bulle de savon va gonfler.

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Au bout de quelques secondes, le bouchon en plastique se soulève.

Le phénomène est assez bref, il faut être bien attentif.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Si la bouteille en verre est trop chaude, le bouchon peut soit mettre beaucoup de temps avant de sauter, soit ne pas sauter du tout.

Cette expérience prend beaucoup plus de temps si tu as les mains froides.

Explications

L'air présent dans la bouteille est réchauffé lorsque tu tiens la bouteille avec tes mains.

L'air chaud prend plus de place que l'air froid, on dit qu'il se dilate.

Il n'y aura donc plus assez de place pour l'air dans la bouteille, il cherchera alors à sortir de la bouteille ce qui va soulever le bouchon et donner l'impression qu'il saute.

Plus d'explications

Ce phénomène est étudié avec des modèles mathématiques qui permettent de décrire

- la pression en pascal (dans notre expérience, c'est elle qui va pousser le bouchon)

- l'évolution du volume en mètre cube (ici l'évolution du volume d'air dans la bouteille)

- la quantité de matière en mole (qui est toujours la même pour une matière donnée, gazeuse, liquide ou solide)

- la température absolue qui est mesurée en kelvin et non en degrés (cette température évolue dans notre expérience par notre action)

Si l'on change un de ces paramètre (la température par exemple) cela fera varier les autres à l’exception de la quantité de matière notée n (le volume et la pression dans notre cas)

Cette relation se traduit par l'équation des gaz parfaits : PV=nRT

Dans cette expression,

P -> est la pression du gaz (en pascal) ;
V -> est le volume occupé par le gaz (en mètre cube) ;
n -> est la quantité de matière (en mole) ;
R -> est la constante universelle des gaz parfaits : R = 8,314 462 1 J K⁻¹ mol⁻¹
T -> est la température absolue (en kelvin)

Plus d'informations sur la page gaz parfait de wikipédia.

Applications : dans la vie de tous les jours

- Lorsque l'on oubli une bouteille d'eau vide dans sa voiture en été, il arrive qu'on la retrouve toute gonflée et déformée comme si on avait ajouté de l'air à l'intérieur ! Pas de vilain lutin farceur derrière ce phénomène. L'augmentation de la température dans la bouteille a entrainé une dilatation de l'air à l'intérieur. Cela a augmenté la pression sur les parois plastiques et molles.

- Avez-vous déjà eu du mal à récupérer un verre qui a séché à l'envers ? Si le verre est lavé à l'eau chaude et posé sur une surface plane, en refroidissant l'air va se rétracter. Comme rien ne peu venir combler le vide laissé, le verre fait ventouse.

- Dur d'ouvrir un bocal de confiture maison ! Et oui, pour conserver les aliments la technique de la stérilisation consiste à chasser l'air du bocal afin de le fermer avec le moins de molécules possible.

Vous aimerez aussi

Expériences sur Wikidébrouillard

Ballon dans une bouteille

Rétractation de l'air

Chandelle fait monter l'eau

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

Observer un phénomène physique
Mettre en évidence la présence de l'air dans la bouteille
Comprendre le phénomène de dilatation de l'air

Pistes pour animer l'expérience

Cette expérience s'anime très bien sous forme de défi : "Arriveras-tu à faire sauter ce bouchon ?"

Elle peut s'intégrer dans un parcours sur la dilatation et rétractation de l'air

Sources et ressources

La page Air sur Wikipedia

La page gaz parfait sur wikipédia.

Dernière modification 18/05/2020 par user:Bolido.

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+|Step_Title=Préparation du matériel
-|Step_Content=* Une feuille de papier de 6*20 cm
+|Step_Content=Pour commencer, rassemble le matériel nécessaire à l'expérience.
-* Un crayon
-* Une règle
+- Une bouteille en verre (ou cannette en verre)
-* Des ciseaux
-* Des trombones
+- Un bouchon en plastique (ou une pièce de monnaie, une balle de golf, amuse-toi à trouver d'autres objets à faire sauter !)
+- Un peu d'eau
+et "pour aller plus loin" :
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-|Step_Content=* Tracer une ligne à 9 cm d'un des petits côtés du papier.
+|Step_Content=Place tes mains autour de la bouteille et observe !
-* Marquer deux points à 2 cm de chacun des bords.
+|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_IMG_20181218_144205-min_7_.jpg
-* Faire de même sur le petit côté le plus proche, puis tracer une ligne joignant les points opposés.
-* Découper les deux rectangles extérieurs pour ne garder que la partie centrale.
-* De l'autre côté de la feuille (côté intact), tracer une ligne à 9 cm du bord.
-* Marquer un point au milieu de ce segment, et un autre au milieu du petit côté.
-* Tracer une droite joignant ces deux points, puis découper le long de cette droite.
-* Plier une pale vers soi et l'autre dans le sens inverse.
 }}
 {{Tuto Step
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+|Step_Title=Pour aller plus loin
-|Step_Content=* Replie le bout central sur environ 1 cm pour y fixer un trombone.
+|Step_Content=Si tes mains ne sont pas assez chaudes, cela marche aussi en plongeant la bouteille dans de l'eau chaude.
-* Place-toi en hauteur et laisser tomber l'hélicoptère.
+Tu peux aussi essayer avec une bulle de savon liquide sur le goulot de la bouteille. Pour cela, trempe le goulot de la bouteille dans du savon liquide (ou liquide vaisselle) afin de créer une opercule de savon à la sortie de la bouteille. Réchauffe-la avec tes mains et tu observeras que la bulle de savon va gonfler.
+|Step_Picture_00=Bouchon_sauteur_pièce_et_eau_chaude.gif
 }}
 {{Notes
-|Observations=Les pales de cet hélicoptère tournent très rapidement, tout en laissant descendre petit à petit la maquette vers le sol.
+|Observations=Au bout de quelques secondes, le bouchon en plastique se soulève.
-|Explanations=L'air soutient les pales de l'hélicoptère. Plus les pales sont grandes, plus l'hélicoptère descend lentement. Le trombone apporte un poids à l’hélicoptère pour qu’il tombe en ligne droite.
+Le phénomène est assez bref, il faut être bien attentif.
+|Avertissement=Si la bouteille en verre est trop chaude, le bouchon peut soit mettre beaucoup de temps avant de sauter, soit ne pas sauter du tout.
+Cette expérience prend beaucoup plus de temps si tu as les mains froides.
+|Explanations=L'air présent dans la bouteille est réchauffé lorsque tu tiens la bouteille avec tes mains.
+L'air chaud prend plus de place que l'air froid, on dit qu'il se dilate.
+Il n'y aura donc plus assez de place pour l'air dans la bouteille, il cherchera alors à sortir de la bouteille ce qui va soulever le bouchon et donner l'impression qu'il saute.
+|Deepen=Ce phénomène est étudié avec des modèles mathématiques qui permettent de décrire
+- la pression en pascal (dans notre expérience, c'est elle qui va pousser le bouchon)
+- l'évolution du volume en mètre cube (ici l'évolution du volume d'air dans la bouteille)
+- la quantité de matière en mole (qui est toujours la même pour une matière donnée, gazeuse, liquide ou solide)
+- la température absolue qui est mesurée en kelvin et non en degrés (cette température évolue dans notre expérience par notre action)
+Si l'on change un de ces paramètre (la température par exemple) cela fera varier les autres à l’exception de la quantité de matière notée n (le volume et la pression dans notre cas)
+Cette relation se traduit par l'équation des gaz parfaits : '''PV=nRT'''
+Dans cette expression,
+* P -> est la pression du gaz (en pascal) ;
+* V -> est le volume occupé par le gaz (en mètre cube) ;
+* n -> est la quantité de matière (en mole) ;
+* R -> est la constante universelle des gaz parfaits :  R = 8,314 462 1 <abbr class="abbr" title="par J K mole">J K<sup>−1</sup> mol<sup>−1</sup></abbr>
+* T -> est la température absolue (en kelvin)
+Plus d'informations sur la page [https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_parfait gaz parfait] de wikipédia.
+<br />
+|Applications=- Lorsque  l'on oubli une bouteille d'eau vide dans sa voiture en été, il arrive qu'on la retrouve toute gonflée et déformée comme si on avait ajouté de l'air à l'intérieur ! Pas de vilain lutin farceur derrière ce phénomène. L'augmentation de la température dans la bouteille a entrainé une dilatation de l'air à l'intérieur. Cela a augmenté la pression sur les parois plastiques et molles.
+- Avez-vous déjà eu du mal à récupérer un verre qui a séché à l'envers ? Si le verre est lavé à l'eau chaude et posé sur une surface plane, en refroidissant l'air va se rétracter. Comme rien ne peu venir combler le vide laissé, le verre fait ventouse.
+- Dur d'ouvrir un bocal de confiture maison ! Et oui, pour conserver les aliments la technique de la stérilisation consiste à chasser l'air du bocal afin de le fermer avec le moins de molécules possible.
+|Related='''Expériences sur Wikidébrouillard'''
+[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Ballon_dans_une_bouteille Ballon dans une bouteille]
+[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/R%C3%A9tractation_de_l%27air Rétractation de l'air]
+[https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Chandelle_fait_monter_l%27eau Chandelle fait monter l'eau]
+|Objectives=*Observer un phénomène physique
+*Mettre en évidence la présence de l'air dans la bouteille
+*Comprendre le phénomène de dilatation de l'air
+|Animation=Cette expérience s'anime très bien sous forme de défi : "Arriveras-tu à faire sauter ce bouchon ?"
+Elle peut s'intégrer dans un [https://www.wikidebrouillard.org/wiki/Group:Dilatation_et_rétraction_de_l'air parcours sur la dilatation et rétractation de l'air]
+|Notes=La page Air sur [https://fr.wikipedia.org/wiki/Air Wikipedia]
+La page [https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_parfait gaz parfait] sur wikipédia.
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