Ça n'a pas l'air lourd

Auteur avatarTess | Dernière modification 23/04/2020 par MadameK

Ça n'a pas l'air lourd BALLON.jpg
L'air a-t-il une masse ? Est-il lourd ? Si oui, ne serions-nous pas écrasés par celui-ci ? On peut alors penser que l'air n'a pas de masse et pourtant...
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Étape 1 - Fabriquer

Fabriquer une balance : fixer un fil au milieu du pic à brochette (pour la suspendre), et les deux ballons gonflés à l'identique de chaque côté. Ensuite, régler la balance pour qu'il y ait équilibre entre les deux ballons gonflés, en déplaçant le fil du milieu de la balance. La balance se trouve alors en équilibre. A ce moment, dégonfler un des deux ballons.

Une représentation schématique de l'expérience :

  • 1 Pic à brochettes
  • 2 Morceaux de ficelle
  • 3 Ballons de baudruche


Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

La balance penche du coté du ballon gonflé. Le ballon gonflé est donc plus lourd que celui qui est dégonflé.

Explications

Avec cette expérience, on peut le mettre en évidence. En effet, on met la balance à l'équilibre avec les deux ballons gonflés et ce n'est que lorsqu'on enlève de l'air de l'un des deux ballons que la balance se met à pencher du coté du ballon le plus gonflé, ce qui nous permet d'en conclure que la seule chose qui peut influer sur l'équilibre de la balance est l'air contenu dans les deux ballons. On peut alors bien dire que l'air à une masse.


Cependant, quelques questions se posent :

  • Comment se fait-t-il que lorsqu'on lance un ballon gonflé et un ballon dégonflé en l'air, celui dégonflé retombe en premier tandis que celui gonflé tend à rester en l'air ?

Certains parlent de poussée d'Archimède, vous savez, cette force qui fait remonter un objet à la surface lorsqu'on le plonge dan l'eau. Et bien elle ne s'applique pas ici car la différence de pression est négligeable dans ce cas là.

En fait, il s'agit là d'une expérience différente de celle avec la balance, puisqu'ici, le ballon est soumis à son propre poids ET aux frottements de l'air sur la surface du ballon.


  • Qu'est-ce que le frottement de l'air ?

C'est cette force qui s'oppose à votre main et l’envoie en arrière quand l'on met sa main à travers la fenêtre de la voiture. Ou encore quand vous faites du vélo, il y a beaucoup de vent sur votre visage mais pas que, il y a aussi le frottement de l'air. Ce frottement est plus important si l'on met sa main à travers la fenêtre plutôt que son doigt. Et le frottement est aussi plus important plus on va vite. En fait, plus l'objet est gros et plus on va vite, plus il y a de frottements.

Or le ballon gonflé a une certaine taille, à coup sûr plus importante que le ballon dégonflé, c'est-à-dire que le ballon gonflé a une plus grande surface que le ballon dégonflé. C'est pour cela que le ballon gonflé flotte plus longtemps dans l'air, cela est dû aux frottements de l'air.

Ici, avec la balance, il n'y a donc pas de poussée d'Archimède comme dit précédemment et de plus, il n'y pas de frottements car la vitesse est bien trop faible. Le seul facteur ici est donc le poids des ballons, ce poids même qui est plus important, l'air a donc bien une masse.

Plus d'explications

Un article wikipédia qui explique les propriétés de l'Air

Applications : dans la vie de tous les jours

La balance, la pression atmosphérique...


Dernière modification 23/04/2020 par user:MadameK.

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