Ballasts d'un sous-marin
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Présentation de l'expérience
Déjà présent dans les aventures de Jules Verne avec son fameux Nautilus, le sous-marin est un formidable navire qui permet aux hommes de se déplacer sous les différents océans du monde. Il est souvent utilisé à des fins militaires mais également pour explorer les fonds marins. Un sous-marin peut descendre à plusieurs centaines de mètres sous l'eau et même jusqu'à des milliers de mètres pour les petits sous-marins de recherche !
Mais comment un sous-marin fait-il pour descendre et remonter aussi facilement ? Ainsi, pour couler, il faut qu'il devienne subitement lourd. Pour remonter à la surface de l'eau, il faut donc que le sous-marin devienne rapidement plus léger... Comment cela est-il possible ?
Les ballasts sont une des explications à ces questions ...
Matériel
-
Une grande bouteille de 1,5 L avec son bouchon
,
-
Du scotch,
-
Un cutter,
- Deux tuyaux souples de 30 cm chacun de type "perfusion" et du diamètre d'une paille environ,
- Une pompe à vélo,
-
Un grand bac rempli d'eau (ou une baignoire),
- Du plomb.
L'expérience
La manipulation
Sur une bouteille en plastique, on fixe à l'aide de scotch et de colle un lest en plomb au fond de la bouteille.
On perce deux trous dans la bouteille.
Dans le bouchon préalablement percé, on fait passer le tuyau avec les vannes.
Que voit-on ?
Lorsque la vanne est en position ouverte, la bouteille se remplit peu à peu d'eau et coule progressivement jusqu'à toucher le fond.
Lorsqu'on ferme la vanne de remplissage et que l'on utilise la pompe, on constate que la bouteille remonte en surface jusqu'à sa position d'origine.
Explications
De manière simple
Le sous-marin est conçu de telle façon que lorsqu’il est en surface il suffit de l’alourdir un peu pour le faire plonger.
Pour cela, il possède des ballasts qui sont de grands réservoirs situés dans sa coque.
Les ballasts sont pleins d’air lorsque le sous-marin est en surface. Le litre d’air pèse un peu plus d’1 gramme.
Pour faire plonger le sous-marin on ouvre les vannes des ballasts (c’est comme des bouchons qu’on dévisse) et ils se remplissent d’eau de mer. Le litre d’eau de mer pèse un peu plus de 1 000 grammes.
Pour faire remonter le sous-marin, on retire l’eau des ballasts en y introduisant de l’air comprimé à très forte pression.
Sur le schéma ci-dessus, on constate :
- Lorsque les ballasts sont vides, alors le sous-marin est en position haute (il monte) c'est à dire au niveau de la ligne verte.
- Lorsque les ballasts sont pleins, alors le sous-marin est en position basse (il descend) c'est à dire au niveau de la ligne rouge.
Questions sans réponses
Allons plus loin dans l'explication
Développons les concepts scientifiques associés :
Qu'est-ce qu'un sous-marin ? : Sous-marin
Qu'est-ce que le ballastage des navires ? : Ballastage
Qu'est-ce que la poussée d'Archimède ? : Poussée d'Archimède
Liens avec d'autres expériences
Expériences sur le Wikidébrouillard
Autres expériences
Construire un sous-marin de poche [site de l'IFREMER]
Applications : liens avec le quotidien
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Ballasts d'un sous-marin
Déjà présent dans les aventures de Jules Verne avec son fameux Nautilus, le sous-marin est un formidable navire qui permet aux hommes de se déplacer sous les différents océans du monde. Il est souvent utilisé à des fins militaires mais également pour explorer les fonds marins. Un sous-marin peut descendre à plusieurs centaines de mètres sous l'eau et même jusqu'à des milliers de mètres pour les petits sous-marins de recherche !
Mais comment un sous-marin fait-il pour descendre et remonter aussi facilement ? Ainsi, pour couler, il faut qu'il devienne subitement lourd. Pour remonter à la surface de l'eau, il faut donc que le sous-marin devienne rapidement plus léger... Comment cela est-il possible ?
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