Condiment plongeur
« I sink, therefore I am » peut-on affirmer en paraphrasant le philosophe français René Descartes.
Les changements de la pression des fluides ont un effet sur la flottabilité d’un plongeur cartésien représenté par un sachet à condiment. Le plongeur flotte, coule, ou reste au même niveau en réponse aux changements de pression.
- Gobelet
- Eau
- Plusieurs sachtes à condiment souples comme sauce soja, ketchup ou moutarde.
- Bouteille en plastique transparente avec un bouchon à vis
- Remplissez un gobelet d’eau et déposez vos sachets un par un pour observer leur comportement (voir la photo). Pour cette activité, les sachets qui conviennent le mieux sont ceux qui flottent tout juste.
- Une fois que vous avez trouvé le sachet adapté, remplissez une bouteille en plastique vide transparente avec de l’eau jusque tout en haut. Mettez votre sachet à condiment fermé dans la bouteille en plastique. Remettez le bouchon et c’est terminé !
Serrez la bouteille en plastique pour faire couler le plongeur et relâchez pour le faire remonter.
La clé pour que cela fonctionne est de choisir un sachet à condiment qui flotte tout juste. Cela fonctionne parce que beaucoup de sauces ont une densité supérieure à celle de l’eau ; en fait, c’est la bulle d’air à l’intérieur du sachet qui détermine s’il va plonger ou flotter.
En serrant la bouteille, vous augmentez la pression sur le sachet à condiment, ce qui compresse la bulle d’air à l’intérieur. Quand la pression plus élevée compresse l’air dans le sachet, le sachet déplace moins d’eau, ce qui diminue sa flottabilité et le fait couler. Quand vous relâchez les bords de la bouteille, la pression diminue et l’air à l’intérieur du sachet se dilate encore une fois. La flottabilité du sachet augmente et le plongeur remonte.
Le philosophe grec Archimède a été la première personne à constater que la force de poussée verticale exercée par l’eau sur un objet, flottant ou immergé, est égale au poids du volume de l’eau déplacé par cet objet. Cela signifie que la force de flottabilité est égale au poids de l’eau déplacée.
Prenez une bouteille de forme différente et vous obtiendrez un effet supplémentaire. Si vous utilisez une bouteille en plastique mince et plate (par exemple shampoing ou bain de bouche), serrer les côtés de formes différentes modifie ce qui se passe à l’intérieur de la bouteille.
Choisissez un sachet à condiment qui flotte à peine, mettez-le dans une bouteille remplie à ras bord d’eau et remettez le bouchon. Serrez les côtés les plus larges de la bouteille, vous diminuez ainsi le volume à l’intérieur, la pression à l’intérieur de la bouteille augmente, ce qui compresse la bulle d’air dans le sachet ; celui-ci coule et reste au fond (comme dans l’activité précédente). Serrez les côtés les plus étroits de la bouteille, vous augmentez ainsi le volume à l’intérieur : la pression à l’intérieur de la bouteille diminue, permettant à la bulle d’air de se dilater dans le sachet et le sachet remonte.
Avec une bouteille ronde, vous n’arriverez pas à faire remonter le sachet une fois qu’il est au fond.
