Ballon en lévitation

De Wikidebrouillard.

Version du 14 juin 2008 à 23:03

Présentation de l'expérience

Comment immobiliser un ballon dans l'air... en soufflant dessus ?!

Matériel

• un ballon de baudruche (ou tout autre objet sphérique et léger : balle de ping pong, petit pois, ...)
• un sèche-cheveux (ou tout autre objet soufflant)

L'expérience

La manipulation

1. Gonfler le ballon de baudruche (pas trop !).
2. Orienter le sèche-cheveux verticalement vers le haut.
3. Placer le ballon de baudruche dans le flux d'air.

Que voit-on ?

Le ballon se stabilise dans le flux d'air. Vous pouvez même orienter le flux d'air (le sèche-cheveux), le ballon suivra !

Explications

De manière simple

Je propose une explication scientifique de manière simple, de la façon la plus imagée possible.
Imaginez que vous expliquer l'expérience à un enfant ou à une personne non scientifique.

Questions sans réponses

Ici je mets les questions soulevées par l'expérience, qui n'ont pas trouvé de réponses !!

Allons plus loin dans l'explication

Si un liquide s'écoule dans une canalisation (ici, l'air sortant du sèche-cheveux), comme il est incompressible, son débit (volume transitant à travers une surface par unité de temps) est constant. Si la canalisation s'élargit, alors la vitesse diminue (puisque le débit est le produit de la vitesse par la section, les deux varient à l'inverse). Le théorème de Bernoulli nous indique alors que la pression augmente. À l'inverse, si la canalisation se rétrécit, le fluide accélère et sa pression diminue ; c'est l'effet Venturi.

Ce résultat est assez peu intuitif (on s'attendrait à ce que la pression augmente lorsque la section diminue).

Si maintenant la conduite reste de section constante mais que l'on met un obstacle à l'intérieur (ici, le ballon ou la bille), l'obstacle diminue la section. On a donc le même effet. Si cet obstacle est un cylindre tournant, d'axe perpendiculaire à l'axe de la canalisation, alors le frottement accélère le fluide d'un côté et le ralentit de l'autre. On a donc une diminution de pression d'un côté et une augmentation de l'autre, le cylindre subit une force : c'est l'effet Magnus (notons que l'on considère souvent l'effet Magnus dans l'air, qui est un fluide compressible, mais le principe général reste le même).

Liens explicatifs : http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Venturi http://www.unilim.fr/scientibus/36manips/fiche_det.php?num_manip=10

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur le Wikidébrouillard

Autres expériences

Liens internet.
Pourquoi ne pas créer la fiche expérience !

Applications : liens avec le quotidien

• L'effet Venturi sur une aile d'avion : On remarque que le dessus d'une aile d'avion est bombé alors que le dessous est plat. Donc l'air qui passe au-dessus va plus vite que l'air qui passe en dessous. Ceci crée une dépression sur le dessus et une surpression en dessous : ainsi l'avion est aspiré vers le haut. On parle de portance.

• L'effet Venturi dans une formule 1 : l'effet Venturi sert à coller la voiture au sol (on parle d'effet de sol), tout en évitant de présenter une trop grande résistance à la pénétration dans l'air de la voiture.

• Les pales d'une éolienne sont entourées d'un anneau correspondant en fait à un Venturi, ce qui permet de canaliser et d'amplifier la force du vent. Ainsi on peut obtenir un courant constant. Ceci permet d'augmenter la production énergétique.

Pales entourées d'un venturi

• L'effet Venturi en montagne : L'effet Venturi existe aussi naturellement dans les vallées et au sommet des montagnes. En effet, lorsque l'air rencontre une vallée, il accélère pour conserver le même débit. De même, l'air a tendance à s'écraser au sommet d'une montagne et donc à accélérer.

Certaines cheminées mettent à profit l'effet Venturi, ce qui permet d'augmenter leur tirage. Dans un autre domaine, la plupart des pistolets à peinture qui servent à projeter la peinture en fines gouttelettes fonctionnent eux aussi sur le principe du Venturi. Accélération de l'air au sommet d'une montagne

Toutes informations d'après : http://www.unilim.fr/scientibus/36manips/fiche_det.php?num_manip=10

Catégories

Ballon en lévitation