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Version du 8 juin 2020 à 10:37
L'air a-t-il une masse ? Est-il lourd ? Si oui, ne serions-nous pas écrasés par celui-ci ? On peut alors penser que l'air n'a pas de masse et pourtant...
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la matière, Mécanique
- Matériel et outils
Ballon de baudruche 
Un ballon gonflable fait d'une membrane en caoutchouc qui se tend quand on souffle dedans.
Pique à brochette 
Une brochette, en cuisine, désigne une fine tige en métal ou en bois sur laquelle sont enfilés des morceaux de nourriture et destinés à être cuits à la broche, c’est-à-dire au-dessus des braises du feu ou au barbecue.
Ficelle 
La ficelle est une corde constituer de plusieurs brins
Étape 1 - réunier le matériel
pour commencer, rassemble le materiel: deux ballons de baudruche, 3 bouts de ficelle de environ 30 cm et une pique à brochette.
Étape 2 - préparer le matériel
fixe un fil au milieu du pic à brochette (pour la suspendre), et les deux ballons gonflés à l'identique de chaque côté. Ensuite, régle la balance pour qu'il y ait équilibre entre les deux ballons gonflés, en déplaçant le fil du milieu de la balance. La balance se trouve alors en équilibre.
Une représentation schématique de l'expérience :
- 1 Pic à brochettes
- 2 Morceaux de ficelle
- 3 Ballons de baudruche
Étape 3 - mettre en place l'expérience
maintenant dégonfler un des deux ballons.
Étape 4 - observe ce qu'il se passe
est-ce que la balance reste en équilibre ? qu'est-ce que ça veut dire sur le poids de l'air ?
Étape 5 - alternative
accroche direct un ballon gonflé et un ballon dégonflé à la balance bien équilibrée. est-ce qu'elle reste équilibré ou penche-t-elle d'une côté ?
avec cette alternative tu peux éviter une perturbation de l'expérience par le ballon qui se dégonfle.
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
La balance penche du coté du ballon gonflé. Le ballon gonflé est donc plus lourd que celui qui est dégonflé.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
si le fil bouge pendant que le ballon se dégonfle, ça fausse l'expérience
Explications
Avec cette expérience, on peut mettre le poids de l'air en évidence. En effet, on met la balance à l'équilibre avec les deux ballons gonflés et ce n'est que lorsqu'on enlève de l'air de l'un des deux ballons que la balance se met à pencher du coté du ballon le plus gonflé, ce qui nous permet d'en conclure que la seule chose qui peut influer sur l'équilibre de la balance est l'air contenu dans les deux ballons. On peut alors bien dire que l'air à une masse.
Plus d'explications
Cependant, quelques questions se posent :
- Comment se fait-t-il que lorsqu'on lance un ballon gonflé et un ballon dégonflé en l'air, celui dégonflé retombe en premier tandis que celui gonflé tend à rester en l'air ?
Certains parlent de poussée d'Archimède, vous savez, cette force qui fait remonter un objet à la surface lorsqu'on le plonge dan l'eau. Et bien elle ne s'applique pas ici car la différence de pression est négligeable dans ce cas là.
En fait, il s'agit là d'une expérience différente de celle avec la balance, puisqu'ici, le ballon est soumis à son propre poids ET aux frottements de l'air sur la surface du ballon.
- Qu'est-ce que le frottement de l'air ?
C'est cette force qui s'oppose à votre main et l’envoie en arrière quand l'on met sa main à travers la fenêtre de la voiture. Ou encore quand vous faites du vélo, il y a beaucoup de vent sur votre visage mais pas que, il y a aussi le frottement de l'air. Ce frottement est plus important si l'on met sa main à travers la fenêtre plutôt que son doigt. Et le frottement est aussi plus important plus on va vite. En fait, plus l'objet est gros et plus on va vite, plus il y a de frottements.
Or le ballon gonflé a une certaine taille, à coup sûr plus importante que le ballon dégonflé, c'est-à-dire que le ballon gonflé a une plus grande surface que le ballon dégonflé. C'est pour cela que le ballon gonflé flotte plus longtemps dans l'air, cela est dû aux frottements de l'air.
Ici, avec la balance, il n'y a donc pas de poussée d'Archimède comme dit précédemment et de plus, il n'y pas de frottements car la vitesse est bien trop faible. Le seul facteur ici est donc le poids des ballons, ce poids même qui est plus important, l'air a donc bien une masse.
pour en lire plus: voici un article wikipédia qui explique les propriétés de l'Air
Applications : dans la vie de tous les jours
La balance, la pression atmosphérique...
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Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
mettre en évidence que l'air n'est pas "rien", que un gaz est aussi de la matière
Dernière modification 10/06/2020 par user:Stéphanie BORRI.
Draft