Cette expérience de physique amusante et facile à réaliser. Il faut impérativement la réaliser par temps sec pour qu’elle soit probante.
Dans cette expérience, nous allons utiliser un dispositif ludique que l’on peut acheter facilement sur internet à un prix réduit : un flying stick. De nombreuses expériences d’électrostatique sont réalisables avec cet objet.
En particulier, toutes les expériences d’électrostatique présentées dans ce site (avec un ballon de baudruche) sont réalisables en remplaçant le ballon de baudruche par le flying stick.
Dans cet article, nous vous proposons d’utiliser la spécificité du flying stick, qui permet de charger en permanence un objet cartonnée, pour réaliser une expérience, impossible à faire avec un ballon de baudruche frotté (ou tout autre objet frotté).
Matériel
- un flying stick
- des petits moules culinaires en aluminium
Expérience
Empiler les petites moules en aluminium de manière à ce qu’ils soient bien en contact entre eux. Placer l’empilement des moules sur le haut du flying stick maintenu verticalement, en position OFF (voir photographie).
Lorsque l’ensemble est bien en équilibre, appuyer sur le bouton ON du flying stick et observer.
Observations
Observations
Lorsque l’on allume le flying stick, on peut observer que les petits moules en aluminium s’envolent un par un.
Que se passe-t-il ?
Pour comprendre cette expérience, il est nécessaire tout d’abord de comprendre comment fonctionne le flying stick.
Il ne faut pas oublier d’autre part que la matière est constituée de charges positives et négatives.
Le flying stick est une version portable très astucieuse du générateur électrostatique très connu de Van der Graaff. A l’intérieur du tube en plastique bleu, il y a une courroie en caoutchouc qui tourne autour de deux poulies (voir figure) lorsque le moteur est allumé. La poulie située en haut du bâton en plastique bleue est en métal et celle située en bas du bâton au niveau du bouton électrique est en téflon. Au niveau de la poulie en téflon des charges se séparent : les charges positives vont sur la courroie et des charges négatives sur le téflon. Lorsque la courroie passe au niveau de la poulie métallique, des électrons sont arrachés au tube supérieur en carton vers la courroie chargée positivement en transitant par un peigne en métal positionné au niveau de la poulie métallique. Le tube en carton devient alors un accumulateur de charges positives. Un peigne métallique plus bas au niveau de la poulie en téflon récupère les électrons excédant qui partent vers les mains de l’opérateur, via le bouton électrique.
Ainsi lorsque l’on appuie sur le bouton ON du flying stick, la partie supérieure en carton se charge positivement. Lorsque l’on met en contact les moules métalliques avec le flying stick, ces derniers se chargent par contact positivement. Comme deux charges positives se repoussent, lorsque les moulent sont assez chargés, la force électrostatique répulsive s’exerçant sur le moule supérieur peut devenir plus grande que le poids de ce dernier et le moule s’envole ! et ainsi de suite pour les moules suivants.