Un ascenseur dans une bouteille

Cette expérience de physique amusante est facile à réaliser.

Matériel

  • une bouteille d’eau en plastique avec son bouchon, assez transparente et facilement compressible (comme une bouteille d’eau gazeuse)
  • une grande cartouche d’encre
  • des petites barrettes en plastique (que l’on peut mettre dans une bouteille en plastique)

Expérience

Coupe le bout de la cartouche d’encre avec une paire de ciseaux et vide la. Remplie la cartouche d’un peu d’eau (le tiers ou la moitié de la cartouche). Accroche les barrettes sur la cartouche comme indiqué sur la photo. (J’ai eu besoin de trois barrettes mais peut-être en auras-tu besoin de moins ou plus…il faudra essayer…). Ce dispositif consistera ton ascenseur.

Remplie la bouteille d’eau à ras-bord. Enfonce la cartouche avec les barrette dans l’eau puis ferme la bouteille avec le bouchon.

Observe ce qu’il se passe lorsque tu vas appuyer avec tes mains sur le bas de la bouteille….

Que se passe-t-il ?

Cette expérience illustre trois propriétés physiques:

  • Lorsqu’en un point d’un liquide, on exerce une surpression, cette surpression est présente en n’importe quel point de ce liquide (il s’agit du théorème de Pascal) : ainsi lorsque tu appuies avec tes mains sur le bas de la bouteille, tu crées une surpression dans le liquide pas seulement en bas de la bouteille mais aussi dans tout le liquide, notamment juste en-dessous de la cartouche.
  • L’air est plus compressible que l’eau : la surpression juste au dessous de la cartouche comprime l’air présent dans la cartouche et de l’eau supplémentaire entre dans la cartouche.
  • Dans l’eau, un objet est soumis à son poids et à la poussée d’Archimède : lorsque l’eau rentre dans la cartouche, celle-ci a une masse qui augmente. La poussée d’Archimède restant par ailleurs la même (voir expériences sur la poussée d’Archimède), le poids peut l’emporter sur cette force et la cartouche coule !

logo-physique-ludiqueCet ascenceur est connu par les physiciens sous le nom de ludion.

On aurait pu également appeler ce dispositif un sous-marin dans une bouteille car les sous-marins pour plonger en profondeur ou remonter à la surface utilisent le même procédé physique : lorsque les balastes sont remplis d’air, le sous-marin flotte ; lorsque les balastes se remplissent d’eau, le sous-marin coule.

Autres dispositifs possibles

Si tu n’as pas de petites barrettes, il est également possible de réaliser cet ascenseur avec un autre dispositif.

Tu peux fabriquer un ascenseur avec tout simplement la tête d’une allumette !! Coupe plusieurs têtes d’allumettes et remplace le dispositif {cartouche + barrettes} par des têtes d’allumettes. Les têtes d’allumettes étant poreuses, lorsqu’il y a une surpression dans la bouteille, de l’eau rentre dans les têtes et leur poids augmente..de ce fait, elles coulent !

Tu peux également fabriquer un ascenseur à l’aide d’une ampoule en plastique que l’on utilise par exemple pour conserver du sérum physiologique ainsi qu’une pince à torchon (voir photo).

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