Journée Portes ouvertes du 5 juin 2009

Lors des Portes ouvertes de notre collège, l'atelier de physique amusante a présenté 16 expériences...

Parmi celles-ci, l'expérience de l'éruption de carbone et celle du ballon qui se gonfle sans avoir besoin de souffler dedans.

Matériel pour l'éruption de carbone:

- un bécher avec 25 mL d'acide sulfurique concentré - un bécher avec environ le même volume de sucre en poudre - un agitateur en verre - matériels de sécurité: gants, lunettes, blouse
1. Se vêtir du matériel de sécurité (très important car l'acide concentré est très corrosif) 2. Verser l'acide sulfurique sur le sucre 3. Agiter avec l'agitateur en verre jusqu'à obtention d'une pâte noire 4. Tenir l'agitateur verticalement au centre du bécher (l'agitateur servira de guide) 5. Attendre quelques minutes et l'éruption commence!

(Vincent à la manœuvre)

L'explication

Les molécules de sucre contiennent des atomes d'hydrogène, d'oxygène et de carbone. L'acide casse les liaisons entre ces atomes. De ce fait, la réaction libère du carbone et des molécules d'eau. Cette eau apparaît sous forme gazeuse en raison de la chaleur ce qui fait gonfler et monter le "gâteau" de carbone.

(texte: Romain)

L'expérience du ballon qui gonfle tout seul

Matériel:

- une bouteille vide d'eau minérale
- un ballon de baudruche
- 15 cL de vinaigre
- une grosse cuillerée de bicarbonate de soude


On verse le vinaigre dans la bouteille puis le bicarbonate de soude.
Couvrir le goulot du ballon de baudruche... qui gonfle petit à petit.

(Filipe aux commandes)

Explication:

Le vinaigre et le bicarbonate réagissent pour donner du dioxyde de carbone. Le gaz produit fait gonfler le ballon.


C'est la fin de cette année scolaire et je remercie les élèves de leur assiduité, de s'être investis et d'avoir fait preuve de beaucoup de curiosité...

M. FRANÇOIS, professeur de sciences physiques


Comme petit cadeau à tous les participants de cet atelier, les 52 expériences de Lynn Gordon (je vous le recommande):

À suivre...

Ballon volant

Un exemple de propulsion par réaction pour ce ballon-oiseau...

L'astuce consiste à fixer le ballon sur une paille dans laquelle passe une ficelle tendue...

Matériel:

- 2 béchers de 100 mL
- 30 mL d'acide sulfurique concentré
- un volume équivalent de sucre en poudre
- agitateur en verre

Attention, l'acide sulfurique concentré est très corrosif: gants, lunettes et blouse obligatoires!

Expérience:
On verse l'acide sulfurique dans le sucre. On mélange avec l'agitateur. On obtient peu à peu une sorte de caramel qui devient de plus en plus foncé.

Quand le mélange devient noir, on arrête de mélanger et on tient l'agitateur verticalement dans le bécher.

Au bout d'une minute à peine, le mélange gonfle en laissant échapper des jets de vapeur!!!
Le bécher est très chaud !

(pardon pour le torticolis)

Il reste à la fin, un bouchon de carbone autour de la tige en verre...

(photos et vidéo: Anaïs)

Une pile bizarre... (en construction)

Matériel:

-des fruits (citron, pomme)
-des lames de cuivre et de zinc

Expérience:

- pour chaque fruit, faire la manœuvre suivante: enfoncer une lame de chaque métal dans le fruit sans qu'elles ne se touchent entre elles

- relier les différentes piles en série c'est à dire ...

- relier les bornes à une calculatrice (à laquelle on a enlevé sa pile!)

Avec un citron, on obtient à vide environ 1 V

Les différentes piles montées en série

On peut faire des calculs, ça marche!

Attention! Ce type de piles n'a aucune application pratique tant il présente de défauts... c'est juste amusant!

Le Tonneau de Pascal sur YouTube

La vidéo que nous avons réalisée est disponible sur YouTube...

http://www.youtube.com/watch?v=Xbqd30vRJUI

L'entonnoir qui n'en fait qu'à sa tête...

Matériel:

- deux entonnoirs en plastique de même taille
- deux rails métalliques
- des cales en bois

L'expérience:

Coller les deux entonnoirs par leur côté le plus large. Laisser sécher. On obtient ce qu'on appelle un bicône.
Disposer les deux rails de façon à former un V. Placer ensuite des cales sous les rails pour que la grande ouverture du V soit plus haute.
Placer le bicône sur les rails près de la pointe du V ... donc en bas de la pente. Et observez!!!

Le phénomène observé est un paradoxe mécanique connu depuis longtemps comme en témoigne ces documents photographiés dans un musée de Dijon. On y voit la page d'un livre et le matériel d'expérience de l'époque de l'Abbé Nollet, célèbre vulgarisateur des sciences au XVIII.

(texte de Marine et Laurine/ photo et vidéo: Laure)

Photos Musée de la Vie Bourguignonne à Dijon: Jean S.

Le radeau

Prendre un plateau à hauts bords et le remplir d'eau.
Découper comme sur le dessin un morceau de plastique (genre intercalaire de classeur):

Le poser délicatement sur l'eau sans mouiller le dessus. Avec une allumette, déposer une goutte de produit vaisselle à l'endroit indiqué (voir schéma).
Et après, regardez le résultat!!!

(Texte et dessin: Alex et Filipe)

Haltérophilie d'une bulle

Matériel: bassine d'eau, produit vaisselle, moitié de bouteille plastique et fil de couture.

Expérience:

• faire un trou de chaque côté de la demi-bouteille et y passer le fil.
• mettre le liquide vaisselle dans la bassine d'eau et remuer pour faire de la mousse.
• plonger la moitié de la bouteille dans la bassine puis la retirer délicatement
• vous devez observer une bulle. Percer la partie inférieure de cette bulle d'un côté du fil.
• puis tirer le fil délicatement et vous aurez le plaisir de voir la bulle faire des haltères!

(texte: Quentin H. et Quentin B.)

le tonneau de PASCAL

Matériel:
- un pot de peinture de 2,5L et son couvercle
- un manchon en plastique (disponible au rayon tuyau d'arrosage)
- un tuyau plastique de 7m environ

On a pris le couvercle du pot de peinture et on y a percé un trou pour y fixer le manchon plastique. Il faut bien coller pour qu'il n'y ait aucune fuite.

On a complètement rempli d'eau le pot et refermé celui-ci. On a ensuite enfoncé le tuyau en caoutchouc sur le manchon.
On est allé dans la cage d'escalier du collège et on a scotché le tuyau tout le long du pilier central.
On a mis de l'eau dans le tuyau à l'aide d'un entonnoir (environ 1L) et nous avons constaté que le couvercle s'est ouvert brusquement.

C'est la pression exercée par la colonne d'eau qui, transmise par l'eau à toutes les surfaces du récipient, est capable de mettre en œuvre une force très importante.

Une vidéo sur l'expérience est en préparation...

Cette célèbre expérience dite du "crève tonneau" a été réalisée par le savant français Blaise Pascal au XVIII siècle.

(Photos: Alex / dessin: Laure)

Mouvements de convection dans l'eau...

Aujourd'hui nous avons rempli d'eau un aquarium.

Dans un bocal, nous avons versé de l'eau très chaude colorée en rouge. On a mis au fond une bille d'acier pour alourdir puis nous avons fermé le bocal avec du papier aluminium.
Nous avons posé ce bocal au fond de l'aquarium.
Dans un coin de cet aquarium, nous avons mis des glaçons colorés en bleu puis percé le couvercle en aluminium.

Nous avons observé que l'eau chaude rouge remonte à la surface tandis que l'eau froide bleue descend.
L'explication?

L'eau rouge que nous avons chauffée est "plus légère" (on dit "moins dense") que l'eau à température ambiante de l'aquarium et c'est pour cela que l'eau rouge monte.
L'eau bleue provenant des glaçons est très froide: elle est plus lourde que l'eau à température normale donc descend.

(Texte: Vincent / photos: Antonietta)

NB: une particularité de l'eau (parmi beaucoup)! L'eau est la plus dense non pas à sa température de fusion (0°C) mais à 4°C. De ce fait, l'eau au fond d'un lac est à 4°C.

Un baromètre à eau...

On a pris un bocal qu'on a rempli d'eau à moitié. Puis on a retourné une bouteille à moitié remplie sur le bocal. On a fait un trait repère sur la bouteille:

Si la pression atmosphérique augmente, l'eau dans bouteille sera poussée vers le haut et le niveau d'eau va monter. Si la pression extérieure diminue, le niveau va baisser.
Le dispositif permet de mesurer la pression atmosphérique, c'est un baromètre.

On a mis notre baromètre à eau sous une cloche à vide pour le tester.
On a commencé à pomper pour enlever l'air qui était à l'intérieur de la cloche et on a vu l'eau descendre. Elle est remontée quand on a fait rentrer l'air.

Le niveau baisse en raison de la plus faible pression sous la cloche.

(Texte et dessin sous Word: Alex et Filipe / photos: Camille R. et Antonietta)

Encore une expérience sur la pression atmosphérique

Matériel:
-bassine
-tube à essai
-tuyau
-eau

Remplir à moitié une bassine d'eau puis remplir le tube à essai d'eau en laissant une bulle d'air. Le mettre à l'envers dans la bassine.
Comment avec un simple tuyau souple, peut-on vider l'eau du tube retourné sur la cuvette?
La solution?

Passer le tuyau dans le tube à essai jusqu'à la bulle d'air.
Souffler très légèrement dans le tuyau jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'eau dans le tuyau.
Grâce à la pression atmosphérique, toute l'eau qui ce trouve dans le tube à essai tombe d'un coup dans la bassine.

(Photos: Camille K. ; texte: Anaïs et Marine)