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Version du 10 avril 2020 à 13:18
Des allumettes en étoile qui bougent sans qu'on les touche !
Difficulté
Facile
Durée
5 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la matière, Mécanique, Physique
Introduction
Une expérience simple à réaliser et accessible à tout le monde
- Matériel et outils
Allumette 
Une allumette est une petite tige de bois (généralement du peuplier, parfois de saule), de carton ou de chiffon, destinée à créer une flamme par friction avec son extrémité enduite d'un produit chimique inflammable, après quoi elle n'est plus utilisable.
Le mot « allumette » date des environs de l'an 1200 pour désigner une petite bûche destinée à faire prendre le feu.
Eau 
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Assiette 
Une assiette est une pièce de vaisselle qui permet de contenir et de servir des mets. Elle peut être en verre, en céramique (faïence, porcelaine, grès), en bois, en mélamine ou en métal. Elle est composée d'un fond plat, appelé ombilic, et de bords inclinés (talus ou descente) généralement bordés par un marli, couronne horizontale ou oblique à contours variés et profil droit ou galbé.
Lors de pique-niques on utilise des assiettes jetables en mousse de polystyrène, en carton ou en matière plastique.
Par métonymie, l'assiette peut désigner son contenu (exemple : une assiette de bouillon).Étape 1 - Réunir le matériel
- Une assiette
- 5 allumettes
- De l'eau
- Une pipette (facultatif)
Étape 2 - Préparer l'expérience
- Prends les 5 allumettes et plie-les en deux.
- Prends les allumettes et dispose-les dans l'assiette afin de former une étoile. Les cassures des allumettes doivent être le centre de cette étoile.
Étape 3 - Réaliser la manipulation
Mets une goutte d'eau au milieu (avec une pipette si c'est possible) et observe les allumettes s'écarter les une des autres !
Étape 4 - Pour aller plus loin
Rajoute quelques gouttes de colorant dans l'eau pour la colorer, tu pourras voir le bois des allumettes se colorer légèrement !
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Nous pouvons observer que les allumettes bougent !
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Le bois des 5 allumettes ne rentre pas en contact avec l'eau
Les allumettes ne sont pas pliées mais cassées
Explications
L'eau s'infiltre dans le bois des allumettes par la pliure. L'eau les pousse à reprendre leur forme initiale, et donc leur permet de s'écarter les unes des autres, on appelle ce phénomène la capillarité.
Plus d'explications
Le bois est composé de fibres cylindriques. L'eau pénètre dans le bois et comble les espaces entre les fibres grâce aux phénomène de capillarité: c'est la capacité d'un liquide à pouvoir remonter une surface même contre la gravité (la force qui nous attire vers le centre de la Terre).
La capillarité est due à la différence de tension superficielle entre deux liquides non miscibles (c'est à dire qui ne se mélangent pas), ou entre un liquide et l'air, ou encore entre un liquide et un matériau solide poreux.
La capillarité est d'autant plus marquée qu'un liquide a une forte tension superficielle, ce qui dépend de sa composition chimique et des conditions ambiantes (température, pression). Un liquide à forte tension superficielle remonte en s'opposant à la gravité dans les matériaux composés de petits tubes très fins (appelés "tubes capillaires"). La progression du liquide s'arrête lorsque la gravité et la pression capillaire s'équilibrent.
Lorsque le bois d'une allumette gonfle, elle se déplie pour reprendre sa forme initiale : elle pousse sur les autres et ainsi, contribue à agrandir l'étoile.
Applications : dans la vie de tous les jours
On retrouve ce phénomène d'eau qui remonte dans les fibres par capillarité avec les meubles en bois qui gondolent et les portes en bois qui sont difficiles à ouvrir car elles gonflent dans les endroits humides.
C'est aussi le même principe qui fait papier essuie-tout se gorge d'eau au contact d'un liquide !
Nous pouvons retrouver également ce phénomène de capillarité dans la façon dont les plantes se nourrissent. La sève dans les végétaux se déplace par capillarité par exemple.
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Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
Observer le phénomène de capillarité
Comprendre comment marche la capillarité
Pistes pour animer l'expérience
On peut inscrire cette expérience dans le cadre d’une animation sur la capillarité. On peut commencer avec l’expérience de la fleur de papier capillaire en lien avec la montée de la sève dans les arbres puis aller plus loin avec cette deuxième expérience.
Sources et ressources
Fiche très complète sur la tension superficielle et la capillarité
Page Wikipédia sur le concept de capillarité
Dernière modification 8/03/2023 par user:Antoine.
Published