Oeuf qui flotte

De Wikidebrouillard.

m (a renommé Un oeuf qui flotte en Oeuf qui flotte: article devant le nom)

Version du 4 juin 2008 à 14:40

Article incomplet en cours de rédaction

Sommaire

Matériel

L'expérience

En vidéo

La manipulation

  • Remplir à moitié un récipient d’eau.
  • Mettre un œuf dedans.
  • Rajouter de l’eau saturée en sel dans le même récipient (gros sel de préférence pour garder la transparence de l'eau).

Que voit-on ?

Lorsque l’œuf est mis dans le récipient d’eau, il coule.

Quand l’eau saturée en sel est injectée dans le récipient, il se met à flotter à partir d’une certaine quantité d’eau saturée en sel.

Explication

Un œuf comestible est plongé dans un récipient d’eau, il coule, cela est dû au fait que sa densité est plus forte que celle de l’eau. Lorsque l’on rajoute de l’eau saturée en sel, la densité de la solution eau-sel devient plus forte que celle de l’œuf. De fait, l’œuf se met à flotter

Concepts scientifiques associés

L’œuf subit deux forces, la gravitation et la poussée d’Archimède :

Le poids qui est la force gravitationnelle :

Image:Archi eq1.png

P est la valeur de la force gravitationnelle, elle s’exprime en Newton (N). Mo est la masse de l’œuf, elle s’exprime en kilogramme (kg). ρo est la masse volumique de l’œuf en kg/m³. Vo est le volume de l’œuf en m³. G est la gravité, elle s’exprime en N/kg ou en m/s² et elle vaut 9,8 N/kg.

La poussée d’Archimède :

Image:Archi eq2.png

Fa est la valeur de la poussée d’Archimède en N. G est la gravité. Vo est le volume de l’œuf, il s’exprime en m³. ρ est la masse volumique du liquide dans le récipient, elle s’exprime en kg/m³.

A partir de ces deux forces, plusieurs cas se présentent.

  • Premier cas : l’œuf coule dans le liquide qui est l’eau :

Image:Archimede coule.jpg

Si l’œuf coule dans le liquide, cela signifie que le poids est supérieur à la poussée d’Archimède.

Image:Archi eq30.png

Image:Archi eq31.png

Image:Archi eq32.png

Image:Archi eq33.png

Image:Archi eq34.png

A travers ces équations, on parvient à démontrer qu’il y a un lien étroit entre la poussée d’Archimède et les masses volumiques de l’œuf et de l’eau. Ici, l’œuf coule car sa masse volumique est plus forte que celle de l’eau.

  • Deuxième cas : on rajoute du sel dans l’eau, l’œuf flotte.

Image:Archimede flotte.jpg

L’œuf est au fond du bocal, on rajoute maintenant du sel dans le bocal. La masse volumique du sel est de 2200 kg/m³, soit, supérieure à celle de l’eau qui est de 1000 kg/m³ et qui est elle-même inférieure à celle de l’œuf. Lorsque le sel est rajouté dans l’eau, il se dissout et le mélange eau-sel donne une solution dont sa masse volumique appelée ρs varie en fonction de la quantité de sel. Plus on met du sel dans cette solution, plus la masse volumique ρs augmente. Il arrive un moment où la masse volumique ρs devient supérieure à la masse volumique de l’œuf ρo,et l’œuf se met à flotter dans la solution.

Image:Archi eq40.png

Image:Archi eq41.png

Image:Archi eq42.png

Image:Archi eq43.png

Image:Archi eq44.png

Voici la démonstration, la masse volumique de la solution eau-sel est supérieure à celle de l’œuf, de fait, la poussée d’Archimède est supérieure au poids de l’œuf qui se met donc à flotter dans le bocal.

  • Troisième cas : l’œuf reste en sustentation dans la solution :

Image:Archimede sustant.jpg

Si la quantité de sel est dosée de manière à ce que la masse volumique ρs soit égale à la masse volumique de l’œuf ρo, alors le poids et la poussée d’Archimède se compensent. Ainsi l’œuf peut rester en sustentation dans la solution.

Image:Archi eq50.png

Image:Archi eq51.png

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