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[ Wikidébrouillard ] Oeuf qui flotte

Oeuf qui flotte

De Wikidebrouillard.
(→Présentation de l'expérience)
 
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=='''Présentation de l'expérience'''==
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Comment faire flotter un oeuf facilement ?
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Comment faire flotter un oeuf facilement ?
== '''Matériel''' ==
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* Un œuf
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* [[Image:Oeuf2.jpg|50px]] Un [[oeuf]]
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* Du gros sel
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* [[Image:Sel.jpg|50px]] Du gros [[sel]]
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* Une bouteille vide
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* [[Image:Bouteille.jpg|50px]] Une [[bouteille]] vide
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* De l’eau
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* [[Image:Eau.jpg|50px]] De l’[[eau]]
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* Une cuillère à soupe
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* [[Image:Cuillere.jpg|50px]] Une [[cuillère]]
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* Un couteau
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== '''L'expérience''' ==
== '''L'expérience''' ==
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==='''En vidéo'''===
 
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==='''La manipulation'''===
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* Remplir à moitié un récipient d’eau.
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* Mettre un œuf dedans.  
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* Rajouter de l’eau saturée en sel dans le même récipient.
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• Observer.
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• Préparer de l'eau saturée en sel, avec du gros sel de préférence (pour conserver la transparence de l'eau)
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==='''Que voit-on ?===
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Lorsque l’œuf est mis dans le récipient d’eau, il coule. Quand l’eau saturée en sel est injectée dans le récipient, il se met à flotter à partir d’une certaine quantité d’eau saturée en sel.
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== '''Explication''' ==
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Un œuf comestible est plongé dans un récipient d’eau, il coule, cela est dû au fait que sa densité soit plus forte que celle de l’eau. Lorsque l’on rajoute de l’eau saturée en sel, la densité de la solution eau-sel devient plus forte que celle de l’œuf. De faite, l’œuf se met à flotter
 
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== '''Concepts scientifiques associés''' ==
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==='''De manière simple'''===
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L’œuf subit deux forces, la gravitation et la poussée d’Archimède :
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Un œuf comestible est plongé dans un récipient d’eau douce, il coule, cela est dû au fait que sa densité est plus forte que celle de l’eau douce. L'oeuf est plus "lourd" que l'eau douce.
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Le poids qui est la force gravitationnelle :
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Lorsque l’on rajoute de l’eau saturée en sel, la densité de l'eau salée devient plus forte. L'eau devient plus "lourde" que l'oeuf. L’œuf, moins dense que l'eau, se met alors à flotter. Ou alors l'oeuf se maintient dans l'eau si la densité de l'eau salée est égale à celle de l'oeuf.
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<math>
 
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\vec P = m_{0}.\vec G = \rho_{0}.V_{0}.\vec G
 
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</math>
 
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P est la valeur de la force gravitationnelle, elle s’exprime en Newton (N).
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==='''Allons plus loin dans l'explication'''===
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Mo est la masse de l’œuf, elle s’exprime en kilogramme (kg).
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Plongé dans l'eau, l’œuf subit deux forces, le poids et la poussée d’Archimède. Dans l'eau douce, l'oeuf coule, cela signifie qu'il est plus dense que l'eau mais aussi que son poids est supérieur à la poussée d’Archimède.
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ρo est la masse volumique de l’œuf en kg/m³.
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'''La poussée d'Archimède est une force qui s'oppose au poids. Elle s'applique sur les objets placés dans un fluide, comme l'eau.'''
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Vo est le volume de l’œuf en m³.
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Lorsque l’on rajoute de l’eau saturée en sel, la densité de la solution eau-sel devient plus forte. L'eau devient alors plus dense que l'oeuf, et l'oeuf se met à flotter.
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G est la gravité, elle s’exprime en kg/N ou en m/s² et elle vaut 9,8 N/kg
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La poussée d’Archimède :
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Présentation et schéma des trois cas :
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\vec F_{a] = -\rho.V_{0}.\vec G
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Fa est la valeur de la poussée d’Archimède en N.
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G est la gravité.
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Vo est le volume de l’œuf, il s’exprime en m3.
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ρ est la masse volumique de la du liquide dans le récipient, elle s’exprime en kg.m-3.
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A partir de ces deux forces, plusieurs cas se présentent.
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* Premier cas : l’œuf coule dans le liquide qui est l’eau :
* Premier cas : l’œuf coule dans le liquide qui est l’eau :
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[[Image:Archimede coule.jpg]]
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Si l’œuf coule dans le liquide, cela signifie que le poids est supérieur à la poussée d’Archimède.
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L’œuf coule dans le liquide, cela signifie que le poids est supérieur à la poussée d’Archimède.
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<math>
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\vec P + \vec (F_a)
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m_{0}  G > \rho V_{0} G
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m_{0} > \rho V_{0}
+
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\frac {m_{0}}{V_{0}} > \rho
+
-
\rho_{0} > \rho
+
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</math>
+
-
A travers ces équations, on parvient à démontrer qu’il y a un lien étroit entre la poussée d’Archimède et les masses volumiques de l’œuf et de l’eau. Ici, l’œuf coule car sa masse volumique est plus forte que celle de l’eau.
 
* Deuxième cas : on rajoute du sel dans l’eau, l’œuf flotte.
* Deuxième cas : on rajoute du sel dans l’eau, l’œuf flotte.
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[[Image:Archimede flotte.jpg]]
[[Image:Archimede flotte.jpg]]
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L’œuf est au fond du bocal, on rajoute maintenant du sel dans le bocal. La masse volumique du sel est de 2200 kg.m-3, soit, supérieure à celle de l’eau qui est  de 1000 kg.m-3 et qui est elle-même inferieure à celle de l’œuf.
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L’œuf est au fond du bocal, on rajoute maintenant du sel dans le bocal.
-
Lorsque le sel est rajouté dans l’eau, il se dissout et le mélange eau-sel donne une solution dont sa masse volumique appelée ρs varie en fonction de la quantité de sel. Plus on met du sel dans cette solution, plus la masse volumique ρs augmente. Il arrive un moment où la masse volumique ρs devient supérieure à la masse volumique de l’œuf ρo,et l’œuf se met à flotter dans la solution.  
+
Lorsque le sel est rajouté dans l’eau, il se dissout et le mélange eau-sel donne une solution dont la masse volumique varie en fonction de la quantité de sel.
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La densité de l'oeuf est inférieure à la densité de l'eau salée dans le cas présent.
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<math>
+
* Troisième cas : l’œuf reste en sustentation (il reste entre deux eaux) dans la solution :
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\rho_{0} < \rho_{s}
+
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\frac {m_{0}}{V_{0}} < \rho_{s}
+
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m_{0} < \rho{s} V_{0}
+
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m_{0}G < \rho_{s}V_{0}G
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\| P \| < \| F_{a} \|
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</math>
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[[Image:Archimede sustant.jpg]]
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Voici la démonstration, la masse volumique de la solution eau-sel est supérieure à celle de l’œuf, de fait, De ce fait, la poussée d’Archimède est supérieure au poids de l’œuf qui se met donc à flotter dans le bocal.
+
La densité de l'oeuf est égale à la densité de l'eau salée dans le cas présent.
-
*Troisième cas : l’œuf reste en sustentation dans la solution :
+
== '''Liens vers d'autres expériences''' ==
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'''Sur Wikidebrouillard'''
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[[Image:Archimede sustant.jpg]]
+
[[La montgolfière... s'envoie en l'air]]
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Si la quantité de sel est dosée de manière à ce que la masse volumique ρs soit égale à la masse volumique de l’œuf ρo, alors le poids et la poussée d’archimède Archimède se compense. Ainsi l’œuf peut rester en sustentation dans la solution.
+
[[Les Ballasts d'un sous-marin]]
-
<math>
+
[[Orange flotte et coule]]
-
\rho_{0}=\rho_{s}
+
 
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\| \vec P \| = \| \vec F_{a}
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La même expérience peut être réalisée avec de l'eau sucrée, comme ici dans l'émission '''Jus de Citron''' par les Petits Débrouillards [https://www.youtube.com/watch?v=zurNZpee3Ys]
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</math>
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== '''Application : Liens avec le quotidien''' ==
== '''Application : Liens avec le quotidien''' ==
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* La flottaison des bateaux
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* Fonctionnement du sous marin
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Les bateaux, les sous marins et même certains animaux marins utilisent ce même principe pour pouvoir flotter. Les sous-marins et les animaux marins possédant une vessie natatoire peuvent faire varier leur densité afin de naviguer à différentes profondeurs.
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C'est également le principe qui est utilisé par les montgolfières, sauf qu'elles se déplacent dans un autre fluide : l'air.
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[[Catégorie:Physique]]
[[Catégorie:Physique]]
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[[Catégorie:Orthographe et style à corriger]]
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[[Catégorie:mécanique]]
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[[Catégorie:Fiche à Valider]]
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[[Catégorie:dynamique des fluides]]
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[[Catégorie:poussée d'Archimède]]
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[[Catégorie:thermodynamique]]
 +
[[Catégorie:densité]]
[[Catégorie:expérience]]
[[Catégorie:expérience]]
 +
[[Catégorie:Vidéo à réaliser]]

Version actuelle en date du 1 juillet 2016 à 13:46

Sommaire

Présentation de l'expérience

Comment faire flotter un oeuf facilement ?

Comment faire flotter un oeuf facilement ?

Matériel

L'expérience

La manipulation

• Remplir à moitié un récipient d’eau. • Mettre un œuf dedans. • Observer. • Préparer de l'eau saturée en sel, avec du gros sel de préférence (pour conserver la transparence de l'eau) • Rajouter petit à petit l’eau saturée en sel dans le même récipient que l'oeuf et observer.


Que voit-on ?

Lorsque l’œuf est mis dans le récipient d’eau, il coule. Quand l’eau saturée en sel est injectée dans le récipient, il se met à flotter à partir d’une certaine quantité d’eau saturée en sel.


Explication

De manière simple

Un œuf comestible est plongé dans un récipient d’eau douce, il coule, cela est dû au fait que sa densité est plus forte que celle de l’eau douce. L'oeuf est plus "lourd" que l'eau douce.

Lorsque l’on rajoute de l’eau saturée en sel, la densité de l'eau salée devient plus forte. L'eau devient plus "lourde" que l'oeuf. L’œuf, moins dense que l'eau, se met alors à flotter. Ou alors l'oeuf se maintient dans l'eau si la densité de l'eau salée est égale à celle de l'oeuf.


Allons plus loin dans l'explication

Plongé dans l'eau, l’œuf subit deux forces, le poids et la poussée d’Archimède. Dans l'eau douce, l'oeuf coule, cela signifie qu'il est plus dense que l'eau mais aussi que son poids est supérieur à la poussée d’Archimède. 

La poussée d'Archimède est une force qui s'oppose au poids. Elle s'applique sur les objets placés dans un fluide, comme l'eau.

Lorsque l’on rajoute de l’eau saturée en sel, la densité de la solution eau-sel devient plus forte. L'eau devient alors plus dense que l'oeuf, et l'oeuf se met à flotter.

Présentation et schéma des trois cas :

  • Premier cas : l’œuf coule dans le liquide qui est l’eau :

Image:Archimede coule.jpg

L’œuf coule dans le liquide, cela signifie que le poids est supérieur à la poussée d’Archimède.


  • Deuxième cas : on rajoute du sel dans l’eau, l’œuf flotte.

Image:Archimede flotte.jpg

L’œuf est au fond du bocal, on rajoute maintenant du sel dans le bocal. Lorsque le sel est rajouté dans l’eau, il se dissout et le mélange eau-sel donne une solution dont la masse volumique varie en fonction de la quantité de sel. La densité de l'oeuf est inférieure à la densité de l'eau salée dans le cas présent.


  • Troisième cas : l’œuf reste en sustentation (il reste entre deux eaux) dans la solution :

Image:Archimede sustant.jpg

La densité de l'oeuf est égale à la densité de l'eau salée dans le cas présent.

Liens vers d'autres expériences

Sur Wikidebrouillard

La montgolfière... s'envoie en l'air

Les Ballasts d'un sous-marin

Orange flotte et coule

La même expérience peut être réalisée avec de l'eau sucrée, comme ici dans l'émission Jus de Citron par les Petits Débrouillards [1]

Application : Liens avec le quotidien

Les bateaux, les sous marins et même certains animaux marins utilisent ce même principe pour pouvoir flotter. Les sous-marins et les animaux marins possédant une vessie natatoire peuvent faire varier leur densité afin de naviguer à différentes profondeurs.

C'est également le principe qui est utilisé par les montgolfières, sauf qu'elles se déplacent dans un autre fluide : l'air.

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