Différences entre les pages « Pourquoi le ciel est-il bleu » et « Le jet d'eau parfait »

Version du 1 avril 2021 à 12:48

Fabrique toi même un jet d'eau parfait, immobile et sans éclaboussures !

Auteur Safia Élise | Dernière modification 1/04/2021 par Safia élise

Difficulté

Technique

Durée

10 minute(s)

Disciplines scientifiques

Chimie, Physique

Fabrique toi même un jet d'eau parfait, immobile et sans éclaboussures !

Difficulté

Technique

Durée

10 minute(s)

Disciplines scientifiques

Chimie, Physique

Sommaire

1 Étape 1 - Réunir le matériel
2 Étape 2 - Remplir d'eau le ballon de baudruche
3 Étape 3 - Placer le ruban adhésif sur le ballon de baudruche
4 Étape 4 - Percer le ballon de baudruche
5 Étape 5 - Observations
6 Comment ça marche ?
7 Éléments pédagogiques
8 Commentaires

Licence : Attribution (CC-BY)

Eau, Ballon, écoulement, extérieur Le_jet_d_eau_parfait_IMG_5932_5.jpeg

Matériel et outils

Étape 1 - Réunir le matériel

Une paire de ciseaux
Du ruban adhésif (idéalement assez épais)
Un cutter
Un ballon de baudruche

Étape 2 - Remplir d'eau le ballon de baudruche

Placer le ballon sous le robinet et le remplir d'eau en le maintenant pour éviter les éclaboussures. Ensuite, le fermer en faisant un noeud.

Étape 3 - Placer le ruban adhésif sur le ballon de baudruche

Sécher le ballon avec une serviette et coller 4 morceaux de ruban adhésif de façon à laisser libre un petit carré d'1 cm de côté.

Si vous utilisez un ruban adhésif moins fort, mieux vaut coller deux morceaux par côté.

Étape 4 - Percer le ballon de baudruche

Stabiliser ensuite le ballon en le tenant par le noeud. Avec un cutter, faire un trou dans le petit carré de ruban adhésif.

Attention au risque d'explosion ! (Mieux vaut réaliser cette expérience à l'extérieur ou dans la douche/baignoire).

Étape 5 - Observations

Avec un trou central plus grand, le jet sera plus large, mais le ballon se videra plus rapidement.

Observez comment la structure de l'écoulement évolue le long du jet.

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

On observe 2 comportements distincts dans le jet d'eau :

Au début du jet, l'eau est figée et uniforme, elle ne bouge pas.

À la fin du jet, on observe un jet d'eau classique avec des turbulences, et des gouttes qui vont dans tous les sens.

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

L'expérience pourrait être compromise dans le cas où :

Le ballon n'est pas assez rempli d'eau : l'eau n'aura suffisamment voir pas du tout le temps de se stabiliser à la sortie et de créer un écoulement laminaire.

Un autre ustensile (couteau, ciseau, aiguille) que le cutter est utilisé.

Le carré de ruban adhésif est trop petit ou trop grand. Il est important de respecter 1 cm de côté et de bien faire la forme d'un carré (et non un rectangle).

Explications

On pourrait croire que l'eau est figée ou glacée, mais non, il y a bien un écoulement d'eau sauf qu'il est parfait. Le ruban adhésif fait en sorte que l'eau est forcée de sortir par le petit trou. Dans le jet, lorsqu'on est proche du trou, l'eau s'écoule de façon uniforme, et le jet ne change pas d'aspect.

(NDLR: Pourquoi?)

On appelle ce phénomène un écoulement laminaire. Les jets d'eau que nous avons l'habitude de voir sont turbulents, c'est-à-dire que les molécules d'eau partent un peu dans toutes les directions. Dans le cas d'un écoulement laminaire, le fluide s'écoule dans la même direction. Après quelques centimètres, l'écoulement perd son caractère laminaire pour devenir turbulent. Il se sépare en petites gouttes.

Plus d'explications

Pour expliquer ce phénomène : Deux schémas représentant les deux comportements de l'eau observés pendant l'expérience.

Dans le premier schéma, on voit que les flèches qui représentent le mouvement des molécules qui compose l'eau se dirigent toutes dans le même sens. C'est le cas dans la première image de l'étape 4 : le jet d'eau parait figé et le molécules d'eau se dirigent dans le même sens.
Dans le second schéma, on voit que les flèches se dirigent dans des sens différents. C'est le cas dans la seconde image de l'étape 4 : le jet d'eau n'est plus figé et parfait, les gouttelettes vont dans tous les sens. Il y a des turbulences.

Applications : dans la vie de tous les jours

On a déjà pu rencontrer ce phénomène dans la vie de tous les jours, par exemple les jets d'eau laminaire sont souvent utilisés lors de spectacles aquatiques (piscine, fontaine).

Vous aimerez aussi

Cette expérience met en évidence une des propriétés de l'eau.

Vous pourrez consulter l'expérience de la Fabrication de pluie dans un bocal qui vous fera découvrir un changement d'état de l'eau.

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

~~Mettre en évidence une des caractéristiques de l'eau~~
~~Découvrir l'eau sous un autre angle~~
Comprendre le concept d'écoulement laminaire ou turbulent

Pistes pour animer l'expérience

Une mise en scène est possible en demandant aux enfants de remplir les ballons de baudruches d'eau, comme ils peuvent avoir l'habitude de faire pour préparant leur bombes à eau. Puis leur expliquer ensuite, que cette fois-ci les bombes à eau serviront à identifier un phénomène.

Sources et ressources

Dernière modification 1/04/2021 par user:Safia élise.

Commentaires

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-|Description=Cette expérience met en avant le phénomène de diffusion de la lumière blanche, cela explique le changement de couleurs du ciel.
+|Description=Fabrique toi même un jet d'eau parfait, immobile et sans éclaboussures !
-|Disciplines scientifiques=Optical, Physics
+|Disciplines scientifiques=Chemistry, Physics
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+|Difficulty=Technical
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-|Introduction=Nous avons toute et tous déjà observé un lever ou un coucher de soleil, le ciel devenant rouge-orange. Alors que le ciel est bleu ou gris en journée. Quel est l’origine de ce phénomène ?
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 {{Tuto Step
 |Step_Title=Réunir le matériel
-|Step_Content=* Lait
+|Step_Content=*Une paire de ciseaux
-* Saladier
+*Du ruban adhésif (idéalement assez épais)
-* Lampe de poche (téléphone portable)
+*Un cutter
-* Carton
+*Un ballon de baudruche
-* Paire de ciseaux (fiche MATÉRIEL à compléter)
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 {{Tuto Step
-|Step_Title=Remplir le saladier
+|Step_Title=Remplir d'eau le ballon de baudruche
-|Step_Content=- Remplir le saladier d’eau du robinet
+|Step_Content=Placer le ballon sous le robinet et le remplir d'eau en le maintenant pour éviter les éclaboussures. Ensuite, le fermer en faisant un noeud.
+|Step_Picture_00=Le_jet_d_eau_parfait_IMG_5810-preview.JPG
--  Verser quelques gouttes de lait dans l’eau du saladier afin que l’eau se trouble légèrement
+|Step_Picture_01=Le_jet_d_eau_parfait_IMG_5811-preview.JPG
-- Mélanger le liquide avec une cuillère
-|Step_Picture_00=Pourquoi_le_ciel_est-il_bleu_163228853_272562187760790_8341767501428513986_n.jpg
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 {{Tuto Step
-|Step_Title=Mise en place du carton
+|Step_Title=Placer le ruban adhésif sur le ballon de baudruche
-|Step_Content=- Faire un trou dans le carton à l’aide de la paire de ciseaux
+|Step_Content=Sécher le ballon avec une serviette et coller 4 morceaux de ruban adhésif de façon à laisser libre un petit carré d'1 cm de côté.
-- Fixer le cache (carton avec le trou) devant l’ampoule de la lampe torche avec du ruban adhésif
+Si vous utilisez un ruban adhésif moins fort, mieux vaut coller deux morceaux par côté.
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+|Step_Picture_00=Le_jet_d_eau_parfait_IMG_5800-preview.JPG
 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Installer le dispositif
+|Step_Title=Percer le ballon de baudruche
-|Step_Content=- Faire le noir dans une pièce, en éteignant les lumières, fermer la porte, les volets
+|Step_Content=Stabiliser ensuite le ballon en le tenant par le noeud. Avec un cutter,  faire un trou dans le petit carré de ruban adhésif.
-- Allumer la lampe de poche
+{{Idea|Attention au risque d'explosion ! (Mieux vaut réaliser cette expérience à l'extérieur ou dans la douche/baignoire).}}
-- Positionner la lampe allumée vers le saladier, pour que les deux soient collés
+<br />
-|Step_Picture_00=Pourquoi_le_ciel_est-il_bleu_164463531_194678242118636_1691978602024888835_n.jpg
+|Step_Picture_00=Le_jet_d_eau_parfait_IMG_5930.jpeg
+|Step_Picture_00_annotation={"version":"3.5.0","objects":[{"type":"image","version":"3.5.0","originX":"left","originY":"top","left":-7,"top":-420,"width":828,"height":1792,"fill":"rgb(0,0,0)","stroke":null,"strokeWidth":0,"strokeDashArray":null,"strokeLineCap":"butt","strokeDashOffset":0,"strokeLineJoin":"miter","strokeMiterLimit":4,"scaleX":0.72,"scaleY":0.72,"angle":0,"flipX":false,"flipY":false,"opacity":1,"shadow":null,"visible":true,"clipTo":null,"backgroundColor":"","fillRule":"nonzero","paintFirst":"fill","globalCompositeOperation":"source-over","transformMatrix":null,"skewX":0,"skewY":0,"crossOrigin":"","cropX":0,"cropY":0,"src":"https://www.wikidebrouillard.org/images/c/c7/Le_jet_d_eau_parfait_IMG_5930.jpeg","filters":[]}],"height":600,"width":600}
 }}
 {{Tuto Step
 |Step_Title=Observations
-|Step_Content=- Observation horizontale, en regardant la lumière qui parvient de l’autre côté du saladier.
+|Step_Content=Avec un trou central plus grand, le jet sera plus large, mais le ballon se videra plus rapidement.
-- Observation verticale en se positionnant au-dessus du saladier
-- Qu'est ce qu'on observe ?
-- La couleur du liquide est- elle toujours blanchâtre, comme au début ?
+Observez comment la structure de l'écoulement évolue le long du jet.
-|Step_Picture_00=Pourquoi_le_ciel_est-il_bleu_164042473_142264364467871_2016585910748932430_n.jpg
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+|Step_Picture_01=Le_jet_d_eau_parfait_IMG_5934_2.jpeg
+|Step_Picture_01_annotation={"version":"3.5.0","objects":[{"type":"image","version":"3.5.0","originX":"left","originY":"top","left":3,"top":37,"width":827,"height":1182,"fill":"rgb(0,0,0)","stroke":null,"strokeWidth":0,"strokeDashArray":null,"strokeLineCap":"butt","strokeDashOffset":0,"strokeLineJoin":"miter","strokeMiterLimit":4,"scaleX":0.73,"scaleY":0.73,"angle":0,"flipX":false,"flipY":false,"opacity":1,"shadow":null,"visible":true,"clipTo":null,"backgroundColor":"","fillRule":"nonzero","paintFirst":"fill","globalCompositeOperation":"source-over","transformMatrix":null,"skewX":0,"skewY":0,"crossOrigin":"","cropX":0,"cropY":0,"src":"https://www.wikidebrouillard.org/images/f/fd/Le_jet_d_eau_parfait_IMG_5934_2.jpeg","filters":[]}],"height":858.2474226804123,"width":600}
 }}
 {{Notes
-|Observations=La lumière de la lampe était blanc-jaune au départ, la voilà rouge orangé après avoir traversé
+|Observations=<u>'''On observe 2 comportements distincts dans le jet d'eau :'''</u>
+Au  début du jet, l'eau est figée et uniforme, elle ne bouge pas.
+À la fin du jet, on observe un jet d'eau classique avec des turbulences, et des gouttes qui vont dans tous les sens.
+|Avertissement=<u>'''L'expérience pourrait être compromise dans le cas où :'''</u>
+Le ballon n'est pas assez rempli d'eau : l'eau n'aura suffisamment voir pas du tout le temps de se stabiliser à la sortie et de créer un écoulement laminaire.
-le saladier ! Et si l’on regarde le liquide par-dessus, des reﬂets bleus apparaissent.
+Un autre ustensile (couteau, ciseau, aiguille) que le cutter est utilisé.
-|Avertissement=Si la pièce pas assez noire, on ne verra pas bien la différence de couleur.
-Attention à ne pas mettre trop de lait, si l’eau est opaque vous ne verrez rien.
+Le carré de ruban adhésif est trop petit ou trop grand. Il est important de respecter 1 cm de côté et de bien faire la forme d'un carré (et non un rectangle).
-Veillez à bien positionner la lampe par rapport au saladier pour que le rayon de lumière traverse le liquide dans le saladier.
+<br />
+|Explanations=On pourrait croire que l'eau est figée ou glacée, mais non, il y a bien un écoulement d'eau sauf qu'il est parfait. Le ruban adhésif fait en sorte que l'eau est forcée de sortir par le petit trou. Dans le jet, lorsqu'on est proche du trou, l'eau s'écoule de façon uniforme, et le jet ne change pas d'aspect.
-Ainsi il faut mettre suffisamment d’eau et seulement quelques gouttes de lait !
+''(NDLR: Pourquoi?)''
-|Explanations=La lumière de la lampe de poche est une lumière blanche constituée de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.
-Dans le saladier, la lumière traverse le liquide. Certaines couleurs continuent en ligne droite, alors que d’autres sont déviées par de minuscules gouttes de lait présentes dans l’eau.
+On appelle ce phénomène un '''écoulement laminaire.''' Les jets d'eau que nous avons l'habitude de voir sont turbulents, c'est-à-dire que les molécules d'eau partent un peu dans toutes les directions. Dans le cas d'un écoulement laminaire, le fluide s'écoule dans la même direction. Après quelques centimètres, l'écoulement perd son caractère laminaire pour devenir turbulent. Il se sépare en petites gouttes.
+|Deepen={{#annotatedImageLight:Fichier:Le jet deau parfait IMG 5936 2.jpg|0=1094px|hash=|jsondata=|mediaClass=Image|type=frameless|alt=Flèches qui se dirigent dans tous les sens|align=center|src=https://www.wikidebrouillard.org/images/4/48/Le_jet_deau_parfait_IMG_5936_2.jpg|href=./Fichier:Le jet deau parfait IMG 5936 2.jpg|resource=./Fichier:Le jet deau parfait IMG 5936 2.jpg|caption=Image 2|size=1094px}}{{#annotatedImageLight:Fichier:Le jet deau parfait IMG 5935 2.jpg|0=1094px|hash=|jsondata=|mediaClass=Image|type=frameless|alt=Flèches qui ne se dirigent pas dans le même sens|align=center|src=https://www.wikidebrouillard.org/images/b/b9/Le_jet_deau_parfait_IMG_5935_2.jpg|href=./Fichier:Le jet deau parfait IMG 5935 2.jpg|resource=./Fichier:Le jet deau parfait IMG 5935 2.jpg|caption=Image 2|size=1094px}}
-Le violet, le bleu et le vert sont déviés en premier, c’est pourquoi on les voit en se positionnant au-dessus du saladier. Les couleurs jaunes, orange et rouge traversent plus facilement les gouttelettes de lait ce qui explique la couleur rouge/orangée visible lors de l’observation en face de la lampe de poche.
-|Deepen=La lumière blanche est constituée de différentes couleurs d’ondes diverses. Ainsi les ondes les plus courtes sont déviées en premier et les plus longues ne le sont presque pas comme le rouge. La lumière blanche décomposée forme un spectre de couleur équivalent à l’arc en ciel allant du violet/bleu au rouge.
-|Applications=La lampe de poche représente le Soleil et le liquide eau/lait, l’atmosphère. Les rayons du Soleil contiennent donc toutes les couleurs de l’arc-en ciel. Les couleurs ne sont pas diffusées de la même manière en traversant l’atmosphère. Plus « l’épaisseur » d’atmosphère est importante, plus la couleur visible sera rouge comme le matin quand le soleil se lève ou le soir quand il se couche. Les rayons violets, bleus et verts sont toujours émis par le Soleil, mais trop diffusés pour être visibles de la Terre. La diffusion de ces rayons est comparable à leur dispersion dans plusieurs directions.
-En milieu de journée, le rayon traverse plus rapidement l’atmosphère donc on voit du bleu. Le violet est très peu présent dans la lumière du Soleil, c’est pour cela que le ciel est bleu et pas violet.
-|Related=Si vous avez aimez cette expérience, il en existe une autre similaire qui met en avant la dispersion de la lumière. Vous la trouverez en tapant « Lumière : dispersion de la lumière » sur Wikidébrouillards.
-|Objectives=- Comprendre la décomposition de la lumière
-- Comprendre les variations de couleurs du ciel
+<u>'''Pour expliquer ce phénomène :'''</u> Deux schémas représentant les deux comportements de l'eau observés pendant l'expérience.
-|Animation=- Commencer l’expérience le matin, afin de pouvoir observer le lever du soleil (plutôt vers la fin) avec les enfants. Leur demander comment il voit le ciel pendant la journée quand il fait beau. Pourquoi cette différence de couleur, les faire réfléchir ? (45 minutes)
-- Retourner dehors, vérifier la couleur du ciel (une fois le lever de Soleil terminé). Pour ensuite aborder l’expérience avec des images réelles en tête.
+*Dans le premier schéma, on voit que les flèches qui représentent le mouvement des molécules qui compose l'eau se dirigent toutes dans le même sens. C'est le cas dans la première image de l'étape 4 : le jet d'eau parait figé et le molécules d'eau se dirigent dans le même sens.
+*Dans le second schéma, on voit que les flèches se dirigent dans des sens différents. C'est le cas dans la seconde image de l'étape 4 : le jet d'eau n'est plus figé et parfait, les gouttelettes vont dans tous les sens. Il y a des turbulences.<br />
+|Applications=On a déjà pu rencontrer ce phénomène dans la vie de tous les jours, par exemple les jets d'eau laminaire sont souvent utilisés lors de spectacles aquatiques (piscine, fontaine).
+|Related=Cette expérience met en évidence une des propriétés de l'eau.
-- Petite pause avec de commencer la mise en place, manipulation. (10 minutes).
+Vous pourrez consulter l'expérience de la [[Fabrication de pluie dans un bocal]] qui vous fera découvrir un changement d'état de l'eau.
+|Objectives=*<s>Mettre en évidence une des caractéristiques de l'eau</s>
+*<s>Découvrir l'eau sous un autre angle</s>
+*Comprendre le concept d'écoulement laminaire ou turbulent
+|Animation=Une mise en scène est possible en demandant aux enfants de remplir les ballons de baudruches d'eau, comme ils peuvent avoir l'habitude de faire pour préparant leur bombes à eau. Puis leur expliquer ensuite, que cette fois-ci les bombes à eau serviront à identifier un phénomène.
-- Groupe de 3 enfants dans l’idéal.
+<br />
-|Notes=Livre "Les expériences clés des Petits Débrouillards, Albin-Michel jeunesse. Edition juillet 2014"
+|Notes=* https://www.youtube.com/watch?v=rscpnV5DBSo
+* https://www.tiktok.com/@docnozman/video/6919527225763089666?_d=secCgYIASAHKAESMgowaTVmHoQHPmoZgEcBTT8MPEeWMWZ7pv0tiyRATwHZXaKepPAyQI2ZAwBDGSzCJoIqGgA%3D&language=fr&preview_pb=0&sec_user_id=MS4wLjABAAAAjI729sX3I4ffhEa-02Mlgo4pmAQ6arZQmUHxkb-8m_3R7llqxNrHmxpUH6iKq99j&share_item_id=6919527225763089666&share_link_id=7CB08AEB-043F-42A4-BC65-A04268636FD7&timestamp=1616949791&tt_from=copy&u_code=d4283920d3i5jf&user_id=6642374349658931206&utm_campaign=client_share&utm_medium=ios&utm_source=copy&source=h5_m
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 {{Tuto Status
 |Complete=Published
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