Quels paramètres influent sur le vol des montgolfières?

EXPERIENCE DU VOL DU SACHET DE THÉ AVEC COMBUSTION

 

• Objectif : Il s’agit de faire voler un sachet de thé en y mettant feu.

• Matériel : La réalisation de cette expérience nécessite un sachet de thé, une boîte d’allumettes et une coupelle.

• Protocole : Premièrement, on retire le thé du sachet en coupant ses extrémités ; on obtient ainsi un tube en gaze de papier. Ensuite, on dépose le tube verticalement dans la coupelle (afin de protéger le sol de la chaleur durant l’inflammation du sachet). Finalement, on enflamme le sommet du tube avec une allumette.

• Observation : Le papier prend feu immédiatement et se consume rapidement, laissant apparaître la structure membraneuse qui le compose. Quelques secondes après le début de la combustion, le sachet est presque entièrement brûlé. Il s’envole alors brutalement. Il s’élève un certain temps et redescend, sous la forme de cendres froides.

• Interprétation/ Conclusion : Sous l’effet de la chaleur, le sachet de thé subit une force qui le pousse vers le haut.

 

EXPERIENCE DU POIDS AU BOUT D'UN RESSORT PLONGE DANS L'EAU

 

• Objectif: Il s'agit de montrer qu'il existe une force dans un fluide qui pousse les objets vers le haut.

• Matériels: Deux ressorts, deux poids identiques, une cuve d'eau transparente

• Protocole : Il s'agit de mettre deux même poids au bout de deux ressorts et d'en plonger un dans l'eau et observer la longueur des deux ressorts.

• Observations: on observe que le ressort placé dans l'eau est plus court que celui laissé à l'air libre.

• Interprétations/Conclusion: Il existe donc une force s'exerçant sur le ressort plongé dans l'eau qui le repousse vers le haut. C’est la poussée d’Archimède bien connue pour porter les bateaux
   

EXPERIENCE DE L’ŒUF DANS L’EAU SALE

• Objectif: Il s'agit de montrer la capacité d'un objet à flotter ou à couler dans un liquide dépend de sa densité et de la densité du liquide..

• Matériels: œuf, gros sel, verre.

• Protocole: il s'agit de plonger un œuf dans une casserole d’eau puis d’ajouter progressivement du gros sel jusqu’à voir l’œuf flotter.

• Observations: Lorsque l’œuf est mis dans le récipient d’eau douce, il coule. Quand l’eau devient  saturée en sel, il se met à flotter.

• Interprétations/Conclusion:  En ajoutant du sel à l’eau, la densité de celle-ci augmente. L’œuf coule dans l’eau douce car sa densité est plus forte que celle de l’eau douce, tandis que l’œuf flotte dans l’eau salée car sa densité est plus légère que celle de l’eau salée.

 

EXPERIENCE DE DEUX BALLONS DANS UNE CUVE D'EAU

 

• Objectif: Il s'agit de montrer que la force qui s'exerce dans l'eau dépend du volume de l'objet placé dans l'eau.

• Matériels: deux ballons de volumes différents, et une cuve d'eau transparente et deux poids identique.

• Protocole: il s'agit de gonfler les deux ballons et de le relier chacun à un poids. Nous les plongeons ensuite dans la cuve d'eau.

• Observations: on observe que le ballon qui a un volume supérieur flotte alors que l'autre ballon coule.

• Interprétations/Conclusion: Dans l'eau la force s'exerce différemment en fonction du volume de l'objet.

 

EXPERIENCE DU BALLON VIDE ET PLEIN

 

• Objectif: on veut montrer que l'air a une masse propre

• Matériel: une balance, un ballon

• Protocole: on pèse le ballon vide puis on le gonfle et on le pèse à nouveau

• Observations: le ballon vide est plus lourd que le ballon gonflé

• Interprétations/Conclusion: L'air a une masse propre mesurable et observable.

 

EXPERIENCE DE LA BALANCE

 

• Objectif: on veut montrer que l'air chaud est plus léger que l'air ambiant

• Matériel: un cintre deux gobelets couverts d'aluminium un support du fil et un briquet

• Protocole: on relie les gobelets d'aluminium à du fil que l'on attache sur chaque côté du cintre on accroche le cintre au support, puis on place la flamme du briquet sous un des deux gobelets

• Observations: La balance penche du côté du gobelet non chauffé.

• Interprétation/Conclusion: L'air chaud est plus léger que l'air froid, le gobelet s'élève donc. Ce mouvement imite donc celui de la montgolfière.

 

EXPERIENCE DE LA BOUTEILLE ET DU BALLON

 

• Objectif: on veut comprendre pourquoi l'air chaud est plus léger

• matériels: un ballon, une bouteille, une cuve d'eau chaude et une cuve d'eau froide

• Protocole: On place un ballon vide sur le goulot d'une bouteille que l'on plonge dans une cuve d'eau chaude. Puis on refroidit l'eau de la cuve.

• Observations: lorsque la bouteille est placée dans une cuve d'eau chaude le ballon se gonfle. Après avoir refroidit l'eau le ballon se dégonfle.

• Interprétations/Conclusion: L'air est un gaz qui se dilate lorsque sa température augmente. Sa masse volumique diminue car son volume augmente.Afin de montrer que l’air chaud se dilate et non qu’il monte uniquement,nous avons retourné la bouteille de sorte que le ballon soit en bas puis nous avons versé de l'eau chaude sur la bouteille. On a alors observé que le ballon se gonflait également.

 

EXPERIENCE DU BALLON SOUS CLOCHE

 

• Objectif: il s'agit de déterminer quel autre paramètre influe sur le volume.

• Matériel: un ballon gonflé, une cloche sous vide

• Protocole: on gonfle un peu le ballon, on place le ballon sous la cloche sous vide que l'on met en marche de sorte que la pression diminue progressivement.

• Observations: on observe que le ballon se gonfle au fur et à mesure que la pression baisse .

• Interprétation/Conclusion: La pression fait varier le volume du ballon.

 

EXPERIENCE CONVECTION

 

• Objectif: Montrer qu'il existe un mouvement entre l'eau froide et l'eau chaude.

• Matériel: verrerie spécifique( deux éprouvettes reliées horizontalement par deux tubes) eau chaude colorée en rouge, eau froide colorée en bleu

• Protocole: on verse simultanément l'eau froide et l'eau chaude chacune dans une éprouvette

• Observation: on observe que l'eau froide rejoint l'eau chaude pars le tube du bas et l'eau chaude rejoint l'eau froide par le tube du haut. Cela forme ainsi un mouvement cyclique.

• Interprétation/Conclusion: Il y a un cycle de convection thermique entre l'eau froide et chaude.