Quelle tension, moussaillon !
photo fournie par Migros Magazine, photos Mathieu Rod
Faire avancer un petit bateau sur l’eau rien qu’en utilisant du savon ? Mais oui, c’est possible ! Et que ça mousse !
Matériel
Pour cette expérience, il te faudra:
- un morceau de carton, de sagex ou une brique de lait vide
- un bout de papier
- des cure-dents
- du savon liquide
- une bassine (de préférence en plastique) remplie d’eau
Étapes :
1. Tout d’abord il faut construire ton voilier : découpe le morceau de carton en suivant le schéma ci dessous. Ce sera la coque de ton voilier. Découpe aussi une voile en papier. Si tu as envie, décore les deux avec les couleurs.
2. Ensuite enfile la voile sur un cure-dent, et fixe l’ensemble dans la coque à l’endroit marqué avec une croix. Ton voilier est prêt!
3. Remplis la bassine d’eau et place ton voilier sur l’eau pour vérifier qu’il flotte. Si c’est bon, est-ce qu’il avance aussi?
4. Maintenant, dépose un peu de savon liquide sur la pointe d’un cure-dent que tu vas tremper juste derrière ton bateau. Y a-t-il une différence de comportement ?
5. Tu peux continuer à faire avancer ton bateau en ajoutant du savon au fur et à mesure.
Premièrement, sais-tu pourquoi le bateau flotte ?
Selon toi, pourquoi le voilier se met-il en mouvement ?
Au bout d’un certain moment, ton bateau n’avancera plus, il faut changer l’eau ! Sais-tu pourquoi ?
Vérifie ton raisonnement avec les explications ci-dessous :
Les molécules d’eau s’attirent les unes vers les autres avec la même force, ce qui crée une tension.
Mais comme tu peux le voir dans le schéma ci-dessous, les molécules qui se trouvent à la surface ne sont tirées de toutes parts donc pour compenser elles se lient plus fortement entre elles. Elles forment ainsi une espèce de « peau », c’est ce qu’on appelle la tension superficielle. Quand l’eau est calme, le bateau arrive donc à flotter, et il ne bouge pas.
Tu peux d’ailleurs faire l’expérience de Bob en planche pour mieux comprendre ce qu’est la tension superficielle.
Le savon, lui, est un tensioactif. Il est composé de molécules asymétriques. Ces molécules ont une tête hydrophile, c’est-à-dire qui est attirée par l’eau et un corps hydrophobe, c’est-à-dire qui n’aime pas du tout l’eau.
Quand on met du savon dans l’eau, ces molécules vont se débrouiller pour flotter à la surface et ne mouiller que leur tête. Elles vont s’intercaler entre les molécules d’eau, ce qui aura comme conséquence de diminuer la force d’attraction entre elles : la tension superficielle chute.
Au moment où tu déposes la goutte de savon à l’arrière de ton bateau, la tension de surface chute brutalement dans le trou, et la force qui tire le bateau vers l’arrière devient moins forte que celle qui le tire vers l’avant. Le bateau se met alors à avancer.
Petit à petit, les molécules de savon vont s’étaler le plus possible pour ne pas couler et vont finalement recouvrir tout la surface de la bassine. La tension superficielle est alors homogène partout. Le bateau n’avance plus et, pour répéter l’expérience il faut changer l’eau du récipient.
Plus le récipient est grand, plus le savon mettra du temps à se répandre sur toute la surface.
Tu peux aussi faire l’expérience de Bob le nettoyeur pour voir si tu as compris comment fonctionne le liquide vaisselle dans l’eau !
Tu peux maintenant essayer différentes formes de bateau, de trous, ou même remplacer l’eau par de l’eau chaude !
Tu peux aussi utiliser d’autres substances que le savon, pourvu qu’ils aient des propriétés tensioactives, par exemple du détergent ou un peu de camphre (qui se trouve dans le baume du tigre). Ton bateau peut-être se déplacera plus rapidement et plus loin.
Filme ou photographie, toi aussi, ton expérience et partage nous ton résultat sur les réseaux sociaux :
@EPFL_SPS
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