Bateau à savon
De Wikidebrouillard.
Comment propulser un bateau avec du savon ?
Sommaire |
Matériel
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Un pic à brochette
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Du liquide vaisselle
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Une paire de ciseaux
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Du papier
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Une Bassine
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De l'eau
L'expérience
La manipulation
Découper un petit bateau de la forme suivante en papier.
Etaler une goutte de liquide vaisselle à l'arrière du bateau grâce au pic à brochette. Remplir la bassine d'eau. Poser le bateau sur l'eau bien à plat.
Que voit-on ?
Le bateau avance tout seul !
Explications
La tension superficielle est une force s'exerçant sur un liquide qui l'incite à diminuer sa surface de contact avec l'air. Il s'agit d'une force de contact assimilable à une force de pression.
L'eau possède donc une tension superficielle.
Lorsque le bateau est déposé sans savon, la tension superficielle de l'eau s'applique de manière équivalente sur tout les côtés de la pièce de papier, la résultante des forces engendrées est alors nulle et le système est en équilibre. Une molécule de savon possède un coté qui se lie à l'eau (hydrophile) et un coté qui se lie avec autre chose (graisse, terre, etc.. on dit hydrophobe). En se mélangeant à l'eau, les molécules de savon cassent la tension superficielle de l'eau. La surface de l'eau se "déchire" en entrainant le bateau, un peu comme si le bateau était la partie mobile d'une fermeture éclair qui s'ouvre.
Il faut alors changer l'eau du réservoir pour pouvoir recommencer l'expérience, car la tension superficielle de l'eau est devenue trop faible en raison de l'action du savon.
Concepts scientifiques associés
Imaginons un petit volume d'huile V en suspension dans l'eau. Les molécules "mal à l'aise" sont celles qui se trouvent à l'interface. Plus l'interface est grande, plus le système est mal à l'aise, plus l'énergie chimique est grande. Si on casse la gouttelette d'huile en deux, on crée de la surface. Donc si les deux gouttelettes se rencontrent, elles vont avoir tendance à fusionner pour minimiser la tension superficielle.
Liens avec d'autres expériences
- Fleur de papier capillaire : une expérience amusante mettant en scène directement la force engendrée par la tension superficielle.
- Trombone qui flotte : une analogie de l'insecte qui marche sur l'eau, une expérience très amusante.
- Savon, à quoi ça sert ? : une ouverture qui permet de comprendre les effets du savon sur deux phases non miscibles.
- Lait psychédélique
- Balade thématique : la tension superficielle
Applications : liens avec le quotidien
- Marcher sur l'eau
La tension superficielle est une force non négligeable puisqu'elle permet à certains insectes, comme les "araignées d'eau", de marcher sur l'eau.
- Ascension de la sève des arbres
C'est également la tension superficielle qui permet l'ascension de la sève des arbres par capillarité. Voir loi de Jurin sur Wikipedia.
- Dernière goutte
C'est encore la tension superficielle qui retient la dernière goutte lorsque l'on verse un liquide d'un récipient. Voir loi de Tate sur Wikipédia.
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