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Combien de balles pouvez-vous faire flotter en même temps ?
Réalisation de l’expérience
Allumez un sèche-cheveux (sélectionne si possible l’option « air froid ») et maintenez-le avec l’embout orienté vers le haut. Prenez une balle de ping-pong dans l’autre main et tenez-la dans le flux d’air du sèche-cheveux, à environ 20 cm au-dessus de l’embout. Dès que vous lâcherez la balle, celle-ci « flottera » au-dessus du sèche-cheveux. Elle virevoltera de haut en bas et tournera sur elle-même.
Matériel :
- Sèche-cheveux
- Une ou plusieurs balles de ping-pong
Durée de l'expérience :
- 5 minutes
Explications
L'air accéléré par le sèche-cheveux afflue des deux côtés de la balle de ping-pong. Il suit la courbure de la balle (en vertu de l'effet Coandă). Il est bien plus rapide que l'air environnant, plus éloigné. C’est la raison pour laquelle sa pression est plus faible que celle de l'air moins agité et plus éloigné (pression atmosphérique).
Au XVIIIe siècle, le mathématicien et physicien suisse Daniel Bernoulli a en effet démontré que la pression d’un gaz diminue légèrement lorsque la vitesse augmente. Ce phénomène est connu sous le nom de théorème de Bernoulli.
La pression atmosphérique plus élevée maintient la balle de ping-pong « prisonnière » dans un espace où la pression est plus basse. La force de pression s’exerce en effet toujours de la plus forte pression vers la plus faible.
Au point 1, la pression de l'air est plus faible qu'au point 2
En outre, la pression atmosphérique découle du poids de l’air qui nous entoure.
Mises en garde
Demande à un adulte si vous pouvez utiliser le sèche-cheveux. Au bout de quelques minutes, le sèche-cheveux peut devenir très chaud. Attention donc à ne pas vous brûler (et à ne pas brûler les autres).
Astuces
Modifiez légèrement l'orientation du sèche-cheveux depuis sa position verticale tournée vers le haut. Regardez jusqu’à quel point vous pouvez incliner le sèche-cheveux avant que la balle de ping-pong ne tombe sur le sol.
Continuez l’expérience avec une deuxième balle de ping-pong ou un petit ballon gonflé, que vous placerez au-dessus de la balle qui flotte déjà dans le flux d’air. Combien de balles pouvez-vous faire flotter en même temps ?
Essayez aussi de réussir l'expérience en remplaçant le sèche-cheveux par une paille dans laquelle vous soufflerez de manière constante.
Généralités
Le théorème de Bernoulli explique l'arrachement des toitures pendant un orage. L’air circule sur le toit, ce qui crée une diminution de la pression (dépression) sur le côté du toit non exposé au vent, tandis qu’une pression normale règne dans la maison. Une force de pression du bas vers le haut s'exerce donc sur le toit.
Auteurs : Michèle Weber et Joseph Rodesch (FNR)
Editeur : André Mousset
Vidéo : Michèle Weber et Joseph Rodesch (FNR)
Musique: Jake McBuzz (via Audiojungle)
