Bateau à savon
De Wikidebrouillard.
Sommaire |
Matériel
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Pic à Brochette
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Liquide vaisselle
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Ciseaux
- Papier
- Bassine
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Eau
L'expérience
Explication
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'un 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 cotés de la pièce de papier et la résultante des forces engendrées est alors nulle et le système est en équilibre. Toutefois, le savon possède également une tension superficielle et celle ci est orientée dans la direction opposée que celle de l'eau.
A l'interface eau/savon, la résultante totale change alors totalement, et le système doit trouvé un nouvel état d'équilibre.
Le principe fondamentale de la dynamique nous dit que la somme des forces est proportionnelle à la masse multipliée par l'accélération.
Ceci explique donc la propulsion de notre bateau de papier.
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 donc plus l'interface est grande, plus le système est mal à l'aise, plus l'énergie chimique est grande.Si on casse la gouttelette en deux, on va créer de la surface. Donc si les deux goutellettes se rencontrent, elles vont avoir tendance à se fusionner pour minimiser la tension superficielle comme le montre le schéma suivant
Application : Lien avec le quotidien
La tension superficielle est une force non négligeable puisqu'elle permet à certains insectes, comme les araignées d'eau, de marcher sur l'eau.
Fichier:Araignéedeau.jpg
C'est également la tension superficielle qui permet l'ascension de la sève des arbres par capillarité.(loi de Jurin)
C'est encore elle qui retient la dernière goutte lorsque l'on verse un liquide d'un récipient.(loi de Tate)
Liens avec d'autres expériences
Fleur de papier capillaire est une expérience amusante mettant en scène directement la force engendrée par la tension superficielle.
Trombone qui flotte est une analogie de l'insecte qui marche sur l'eau, une expérience très amusante.
Savon,à quoi ça sert? est une ouverture qui permet de comprendre les effets du savon sur deux phases non miscibles
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