Fil conducteur
De Wikidebrouillard.
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Présentation de l'expérience
Remplacer un tuyau par un morceau de ficelle pour transvaser de l'eau sans éclaboussures, c'est le défi du jour... Alors à vous de jouer.
Matériel
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Une bassine
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Du ruban adhésif
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Une paire de ciseaux
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De l'eau ou tout autre liquide
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Deux récipients translucides de volume similaire.
L'expérience
La manipulation
- A l'aide du ruban adhésif, joindre l'une des extrémités de la ficelle au pichet que vous remplissez d'eau.
- Faites passer la ficelle dans le bec du bocal et maintenez son extrémité contre la paroi intérieure du récipient vide.
- Soulevez le pichet juste au-dessus de l'autre récipient et versez doucement. L'eau va s'écouler le long de la ficelle.
Que voit-on ?
On observe que l'écoulement de l'eau s'effectue le long de la ficelle comme s'il s'agissait d'un tuyau reliant les deux récipients. C'est comme s'il y avait une déviation du jet d'eau l'empêchant de tomber dès la sortie du pichet.
Explications
De manière simple
L'eau qui sort d'un robinet forme un jet régulier, car la tension superficielle l'empêche de s'éparpiller. Le même phénomène permet de faire couler de l'eau le long d'une ficelle.
Expliquons la notion de tension superficielle. Découpons par la pensée une petite particule de fluide à l'interface de l'eau et du second milieu concerné (solide, gaz) comme si on détachait de la surface un minuscule film de plastique qui y serait déposé.
Si maintenant on veut casser ce film en tirant horizontalement sur les bords, il faut développer une certaine force appelée tension superficielle. Sa valeur numérique sera modifiée par les agents chimiques qui peuvent se rassembler à la limite entre l'eau et le milieu concerné en fonction de leur densité. Des agents tensioactifs rendent le film superficiel élastique. On peut tirer dessus et l'allonger beaucoup avant qu'il ne se rompe.
Questions sans réponses
Certains disent qu'il faut que le fil soit tendu, toutefois ici ce n'est pas le cas.
L'expérience serait-elle différente si le fil était tendu ?
Et si l'on remplace l'eau par de l'huile ?
Si la ficelle est en plastique ou en nylon, cela fonctionne-t-il aussi ?
Allons plus loin dans l'explication
Les particules dans un fluide comme l'eau se frottent entre elles dans leurs mouvements. Au contact, elles ont tendance à s'entraîner l'une l'autre, à condition que le potentiel extérieur mette la collection de particules en mouvement. Ce frottement au contact, cet effet d'adhérence constituent la viscosité du fluide. Sur le plan de l'abstraction mathématique, les fluides idéaux sont non-visqueux et les trajectoires des particules sont considérées comme parallèles.
Mais au contact des parois ou des obstacles qui se dressent au milieu d'un courant, il faut bien tenir compte de cette viscosité et des phénomènes d'adhérence des fluides aux parois. La vitesse de déplacement des particules se trouve modifiée par le contact avec les parois jusqu'à une assez grande distance à travers une zone appelée couche limite.
Ce concept permet de tenir compte des effets de freinage qu'exerce sur le déplacement des molécules le contact de l'eau avec une surface solide ou gazeuse. C'est là qu'apparaît la notion de tension superficielle.
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