Fontaine de HÃ©ron

De Wikidebrouillard.

Article incomplet en cours de rédaction

Sommaire

1 Présentation de l'expérience
2 Matériel
3 L'expérience
- 3.1 La manipulation
- 3.2 Que voit-on ?
4 Explications
5 Liens avec d'autres expériences
- 5.1 Expériences sur Wikidébrouillard
- 5.2 Autres expériences
6 Applications : liens avec le quotidien
7 Catégories

Présentation de l'expérience

La fontaine de Héron a été inventée par Héron d'Alexandrie, mécanicien de l'Antiquité. Le système est décrit dans son ouvrage Pneumatica. Attention, la vidéo et la manipulation présentent plus un siphon qu'une fontaine de Héron !

Matériel

2 bouteilles de 50 cL
Une bouteille d'1,5 L
Un bouchon
1 support d'élévation
3 pailles
Du ruban adhésif
Un chewing-gum
Un tournevis
Des ciseaux
De l'eau (que l'on peut colorer avec des cartouches d'encre)

L'expérience

La manipulation

Découper la grande bouteille, ne conserver que la partie cylindrique.
Percer dans le bouchon deux trous côte à côte.
Introduire une paille pour obtenir une double paille , fixer le tout à l'aide de ruban adhésif (pour étanchéifier).
Placer cette double paille dans un des trous du bouchon, en laissant environ 1,5 cm de marge du côté intérieur du bouchon. Lier les deux éléments à l'aide de chewing-gum mâché, la jonction doit être parfaitement étanche.
Introduire la deuxième paille dans le bouchon, avec cette fois un bout de 5-6 cm environ qui ressort du côté intérieur. Étanchéifier avec du chewing-gum.
Remplir entièrement la première petite bouteille d'eau.
Verser un peu d'eau dans la deuxième petite bouteille. L'eau contenue doit avoir un niveau légèrement supérieur à celui de la paille qui rentre le plus dans la bouteille une fois elle-ci fermée et retournée.
Fermer la bouteille avec le montage bouchon + pailles.
Déposer la petite bouteille pleine sur le support d'élévation, et la grande bouteille à côté.
Retourner la petite bouteille fermée au dessus des autres. La longue paille rentre dans la grande bouteille, tandis que la plus courte est dans la petite.

Que voit-on ?

Au début de l'eau sort de la grande paille uniquement et le niveau des petites bouteilles diminue.

Quand le niveau de la bouteille supérieure passe sous celui de la paille qui ressort le plus, on voit un jet sortir par cette même paille.

Quand le niveau de la bouteille pleine au départ arrive près du bout inférieur de la paille qu'elle contient, des bulles apparaissent et le jet est momentanément plus important. Dans la seconde qui suit, le jet disparaît, l'eau de la bouteille pleine au départ n'atteint plus la paille.

Explications

De manière simple

Le jet d'eau est obtenu par compression de l'air.

Questions sans réponses

Pourquoi la grande paille doit-elle descendre plus bas que l'autre pour que cela fonctionne ?

Si les deux pailles sont de la même taille, alors la pression ne permettra pas à l'eau de sortir en jet mais simplement de remonter. Par contre, si le réservoir est placé entre le plus bas et le plus haut alors il y aura en sortie, un excédant de pression qui poussera l'eau en jet.

Pourquoi la pression ne nous écrase-t-elle pas?

Dans la rue on supporte le poids d'environ 8 voitures sur les épaules. Cependant, nous n'avons pas la sensation d'être écrasé. Cela s'explique parce que la pression s'équilibre en dehors de notre corps et à l'intérieur.

Allons plus loin dans l'explication

Dans cette expérience, il est question de pression. La pression peut être très simplement expliqué en disant que les molécules, dans les liquides comme dans les gaz, s'agitent et viennent bombarder n'importe quelle surface : La peau, le sol, une table, une voiture, ... Ces molécules exercent une force. C'est pourquoi on parle de pression atmosphérique qui correspond aux molécules d'air qui bombardent tout ce qui nous entoure. De manières plus précise, la pression atmosphérique, celle que l'on ressent dans la rue, équivaut au poids d'une colonne d'air de section 1 mètre carré et grande jusqu'au sommet de l'atmosphère. Par analogie, lorsqu'on entre dans l'eau et qu'on plonge en profondeur,la pression que l'on ressent est égale au poids de la colonne d'eau de section 1 mètre carré que l'on a au dessus de la tête sans oublier la colonne d'air aussi.

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Autres expériences

[1] permet de comprendre la différence de pression en fonction de la profondeur dans un liquide. Plus c'est profond, plus la force exercée par le liquide est grande et donc le jet sort fort.

Applications : liens avec le quotidien

Fontaines visibles dans les lieux publics, par exemple. En ce qui concerne la pression, on peut raconter que les alpinistes auront plus de difficultés à faire cuire des pâtes au sommet d'une montagne plutôt que dans une cuisine. Pourquoi? à cause de la pression de l'air au sommet de la montagne. Il peut être intéressant, avec une bouteille d'eau en plastique d'aspirer l'air de celle ci pour voir qu'elle s'écrase. cf équilibre des pressions, poids des voitures.