Papier bruyant

De Wikidebrouillard.

Version actuelle en date du 23 mai 2012 à 10:48

Présentation de l'expérience

Pourquoi est-ce que souffler entre deux feuilles de papier crée tant de bruit?

Matériel

2 feuilles de papier A4 (papier standard d'imprimante).

L'expérience

La manipulation

On superpose les deux feuilles. On glisse les index entre les deux. On porte les doigts à hauteur de la bouche, et on souffle entre les feuilles. Si rien ne se passe, on souffle plus ou moins fort. Ou on rapproche/éloigne ses doigts de sa bouche.

Attention à ne pas souffler jusqu'à avoir la tête qui tourne.

Que voit-on ?

Les feuilles se mettent à vibrer, et on obtient un son.

Explications

De manière simple

Etape 1 : L'air soufflé s'engouffre entre les deux feuilles, et se comprime au niveau où les deux feuilles se touchent. Cela crée une force qui écarte alors les deux feuilles.

Etape 2 : Les feuilles sont écartées, donc l'air circule. Mais la vitesse de l'air crée alors une force inverse à celle de l'étape 1. Les feuilles se rapprochent donc.

Etape 3 : On recommence à l'étape 1.

Explications : Les feuilles s'écartent et se rapprochent très rapidement. Il y a environ 160 allers-retours par seconde. Ce sont ses mouvements qui créent le bruit que l'on entend. Car le son n'est en fait qu'une vibration de l'air.

Questions sans réponses

Quelle importance a le poids des feuilles? La longueur des feuilles change-t-elle quelques choses? La rigidité des feuilles est-elle à prendre en compte?

Allons plus loin dans l'explication

Avant tout, il faut bien avoir en tête que le son (Wikipédia) est une vibration de l'air.

La force décrite dans l'étape 1 est une surpression. L'air soufflé possède une énergie qui tend à le faire sortir à l'opposé de par où il est rentré, c'est à dire ici le bas.

L'aspiration de l'étape 2 s'appelle en fait le Théorème de Bernoulli. Il dit, en gros, qu'à altitude égale, un fluide en mouvement à moins de pression qu'un autre immobile. Ici, l'air soufflé entre les deux feuilles possède une vitesse bien supérieure à celui qui est à l'extérieur des feuilles. Une dépression se forme donc entre les feuilles.

L'alternance rapide des surpressions/dépressions entraine donc une vibration.

Mais pourquoi est ce qu'il faut souffler d'une certaine façon?

Normalement, lors qu'un matériau subit des vibrations, il en absorbe une partie, et le phénomène est atténué. Mais il existe une fréquence à laquelle le matériaux ne peut pas absorber : la fréquence propre. Les feuilles se mettent à résonner et on entend distinctement le son.

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Une autre expérience sur le Théorème de Bernoulli : Aspiration, façon Bernoulli.

Une balade thématique à propos de l'air, pour illustrer les surpressions et dépressions : Balade thématique sur l'Air.

Autres expériences

Applications : liens avec le quotidien

En tant que tel, il n'y a pas d'application courante.

Mais on retrouve le Théorème de Bernoulli dans les pulvérisateurs à parfum ou les ventouses (avec l'Effet Venturi).

De même le principe de portance, qui permet aux avions de voler, découle du Théorème de Bernoulli.

Lieux propices à sa réalisation

N'importe où, tant que le bruit ne dérangera pas.

Catégories

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