Cyclone dans une bouteille

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Article incomplet en cours de rédaction
La vidéo "Cyclone dans une bouteille"

Sommaire

Présentation de l'expérience

Matériel

  • Une bouteille de jus de fruit et sa capsule
  • De l'eau
  • 2 bouchons de liège : un gros et un petit
  • Un cutter
  • Une paire de ciseaux
  • Une vrille
  • Un pic à brochette

L'expérience

La manipulation

  • Remplir à moitié la bouteille avec de l'eau.
  • Couper une rondelle épaisse de 5 mm dans le gros bouchon.
  • Percer cette rondelle d'un trou d'environ 1 cm de diamètre à l'aide de la vrille dans un premier temps, et des ciseaux ensuite.
  • Placer cette rondelle percée dans la bouteille.
  • Couper en deux le petit bouchon (dans le sens de la largeur).
  • Percer un trou dans le sens de la longueur d'une des moitiés obtenues, puis y insérer le pic à brochette.
  • Percer la capsule (au centre).
  • Insérer le pic à brochette dans la capsule, et amener celle-ci juste sous le morceau de petit bouchon (ce dernier va aider à centrer et limiter les déplacements du pic à brochette).
  • Fermer la bouteille avec la capsule, en insérant le pic à brochette dans le trou de la rondelle percée (qui flotte en surface de l'eau). Le pic doit être immergé sur une longueur de 2 cm.
  • Sans toucher à la fermeture de la bouteille et sans la soulever, faire sortir la rondelle percée du pic, puis la remettre en place.

Que voit-on ?

Lorsque l'on fait faire des mouvements circulaires à la bouteille sans que son fond quitte la table, on observe qu'un cône d'air se forme dans l'eau autour du pic à brochette. Le rondelle effectue des rotations autour du pic jusqu'à le quitter lorsque la pointe du cône atteint le bout du pic. En relançant les mouvements circulaires, le phénomène du cône d'air se produit à nouveau. Lorsque la point du cône atteint l'extrémité du pic, la rondelle se replace autour de celui-ci.

Explications

De manière simple

Lorsque l'on effectue des mouvements circulaires, le cône inversé se forme sous l'effet de la force centrifuge. Le bouchon descend avec l'eau, le long du pic à brochette et s'en échappe dès qu'il est arrivé au bout.

Questions sans réponses

  • Pourquoi le pic à brochette ne suit-il pas le mouvement de l'eau ?
  • Pourquoi est-ce un cône qui se forme et pas un cylindre ?

Allons plus loin dans l'explication

La force centrifuge est la force qui permet d'écarter la matière, ici l'eau, du centre de rotation. Durant cette expérience, le pic à brochette représente l'axe de rotation de la force centrifuge autour duquel s'écarte l'eau.

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Autres expériences

Applications : liens avec le quotidien

  • Cyclones (leur formation se situe dans des zones de dépression météorologique)
  • Courant dans la mer
  • Vidage d'un lavabo

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