Ballon à réaction

De Wikidebrouillard.

Version du 19 mars 2008 à 14:53

Matériel

• Un ballon de baudruche
• Une paille
• Quelques mètres de fil
• Du scotche
• Une pince à linge ou un trombone

L'expérience

En vidéo

La manipulation

Il faut tout d'abord gonfler le ballon puis stocker l'air à l'aide d'une pince à linge ou d'un trombone.
Ensuite,il faut passer le fil à l'intérieur de la paille, scotcher celle-ci sur le ballon puis tendre le fil sur quelques mètres.
Enfin,on libère l'air contenu dans le ballon en retirant la pince/trombone pour observer le phénomène de la réaction !

Que voit-on ?

Lors de la libération de l'air contenu dans le ballon,ce dernier avance tout seul le long du fil .

Explication

L 'explication se décompose en deux parties:

• Première partie :Création de "l'action".
  

On crée une zone de pression supérieur à la pression ambiante en gonflant dans le ballon. Lorsque l'on enlève la pince à linge , l'air dans le ballon se dirige dans la zone de pression plus faible c'est-à-dire l'extérieur.Cela crée la force d'action.

• Deuxième partie : Principe de l'action-réaction.

Pour comprendre le mouvement du ballon,il faut se pencher sur ce qu'a découvert Isaac Newton il y a déjà 3 siècles.Il dit que pour toute action correspond une réaction de même force mais de sens opposé. Ce phénomène naturel s'appelle de principe de l'action et de la réaction.

NON POUR L'EXPLICATION

Je pense qu'il y a une confusion entre : FORCE (ici appelée action et réaction) et VITESSE. Les flèches représentent des vitesse : à droite en Rouge la vitesse d'éjection de l'air qui sort du ballon et à gauche en bleu la vitesse de déplacement du ballon. En fait la loi utilisée ici est la CONSERVATION de la QUANTITE de MOUVEMENT. M masse du ballon vide, m masse de l'air dans le ballon Avant que l'air s'échappe : Qi quantité de mouvement initiale = (M+m)*Vi comme la vitesse initiale est nulle Qi = 0 Si l'air s'échappe avec une vitesse vf alors le ballon part en direction inverse avec une vitesse Vf. La quantité de mouvement est alors : Qf = mvf - MVf La conservation se traduit par : Qi = Qf ou encore 0 = mvf - MVf c'est à dire : mvf = MVf et pour la vitesse de déplacement du ballon : Vf = vf*(mf/Mf) Comme la masse de l'air est trés faible devant celle du ballon il est nécessaire que la vitesse d'éjection de l'air soit la plus grande possible et il faut gonfler le plus possible le ballon. C'est l'énergie accumulée dans les parois élastique du ballon et le fait que la pression à l'intérieur du ballon soit supérieure à la pression extérieure qui entraîne la sortie de l'air. (rx)

Questions sans réponses

• Est-ce que si l'on gonfle d'avantage le ballon,il va plus vite ?

Concepts scientifiques associés

Pour les férus de Mécanique,voici un cours sur le principe action-réaction .

Troisième Loi de Newton(article de Wikipédia)

Application : Lien avec le quotidien

Une application concrète au principe de réaction est la fusée spatiale: le moteur de fusée(source Educnet)

Liens avec d'autres expériences

Bateau à réaction
Des expériences sur le principe d'action réaction

Ballon à réaction