Expériences de physique

Transcription

1 Expériences de physique

2 Lumière Cmment allumer une bugie par magie Attentin, cette expérience de physique amusante est très facile à réaliser mais il faut la faire avec la présence d un adulte (manipulatin de bugies). Matériel deux bugies rigureusement identiques sur supprt (la taille dit être la même et tu peux cuper une des deux bugies si nécessaire à l aide d un cuteau) une plaque de verre (tu peux suvent en truver une dans tn réfrigérateur u tu peux utiliser une prte-fenêtre sans rideaux avec la présence d un adulte) une bîte d allumettes Expérience Place tes deux bugies par rapprt à la plaque de verre, cmme sur la pht ci-dessus. Place d abrd la plaque de verre verticalement (à l aide de livres u autre). Allume une bugie et place la entre ti et la plaque de verre. Place la deuxième bugie, ETEINTE, derrière la plaque de verre, de manière à ce qu elle sit à une psitin rigureusement symétrique de la bugie allumée par rapprt au plan de la plaque de verre. Lrsque tu essaies de regarder la deuxième bugie éteinte à travers la plaque de verre, tu vas la vir allumée cmme par enchantement!

3 On regarde la deuxième bugie directement. On regarde la bugie à travers la plaque.

4 Vir une pièce de mnnaie cachée Cette expérience de physique amusante est très facile à réaliser par des enfants. Matériel une pièce de mnnaie un bl de l eau Expérience Place une pièce de mnnaie au fnd d un bl au centre. Puis place tn eil de telle manière que tu ne puisses plus visualiser cette pièce, juste à la limite de visualisatin (cmme sur la première pht ci-dessus). Puis verse de l eau dans le bl..la pièce va réapparaitre purtant, elle est tujurs située au fnd du bl et au centre

5

6 Fabricatin du sténpé : Fabriquer une bite en cartn rigide cnstituée de deux mitiés qui culissent l'une dans l'autre. Décuper un tru au centre de la face avant lrsque la bite est encre à plat. Mnter la bîte en cllant les arêtes avec du ruban adhésif nir. Fixer le papier calque tendu à l'avant de la partie culissante à l'aide de deux petits mrceaux de ruban adhésif rdinaire. Décuper dans la feuille métallique (u le cartn bristl) une série de quatre u cinq trus de taille crissante : du tru d'épingle jusqu'à 1cm de diamètre. Fixer cette feuille à l'aide de ruban adhésif facilement décllable, à l'avant de la bîte, en centrant l'un des trus de la série sur le grs tru de la bîte. Manipulatin : Observer sur le papier calque l'image du paysage extérieur u d'un bjet prche, bien éclairé (chisir un bjet ayant un bn cntraste et des détails précis) : renversement haut/bas, gauche/drite. Faire varier le diamètre du tru : améliratin de la netteté et diminutin de la luminsité lrsque la taille du tru diminue. Attentin! Le cntraste de l'image diminue avec la taille du tru, c'est purqui l'image peut sembler être la meilleure lrsque le tru n'est ni trp grs (flu) ni trp petit (manque de cnstraste). Rapprcher la bîte de l'bjet : la taille de l'image augmente.

7 Faire varier la psitin du calque en tirant la partie culissante : la taille de l'image augmente avec la distance du papier calque au tru ; la luminsité diminue en même temps. Variante : On peut faire les mêmes bservatins, sauf la dernière, en utilisant une simple bîte de cnserve : Faire un tru au fnd de la bîte avec un grs clu et un marteau ; tendre un papier calque sur l'uverture, en le fixant avec un élastique. Pur faire varier la taille du tru, n peut agrandir le premier tru avec un util et déplacer devant ce tru un cartn prtant une série de diaphragmes cmme précédemment ; u bien, percer une série de trus de tailles diverses au fnd de la bîte (près du centre) et bucher tus ces trus, sauf un, avec des petits mrceaux de ruban adhésif nir. Pur bien vir l'image (surtut avec les plus petits trus), il faut prtéger le papier calque de la lumière ambiante, en enturant l'uverture de la bîte d'un papier paque. Le matériel étant ici particulièrement rudimentaire, n peut laisser beaucup d'autnmie aux élèves pur réaliser la bîte qui leur permettra d'bserver des images, et pur rganiser leurs bservatins.

8 Pressin Canette Objectif Ecraser une canette en aluminium sans marcher dessus, sans appuyer dessus. Mde pératire Il faut prendre une cannette vide de bissn en aluminium. On intrduit ensuite par le petit rifice 15 ml d'eau (sit une cuillère à café). Il faut ensuite chauffer cette canette pur faire buillir l'eau (en la psant par exemple sur une plaque chauffante). Dès que l'eau but, un nuage de vapeur va se dégager de l'rifice de la canette. Laisser alrs la vapeur se dégager encre 30 secndes. En utilisant des gants de cuisine pur ne pas se brûler, saisir la canette, la returner (l'rifice vers le bas) puis la plnger très rapidement dans une grande marmite pleine d'eau fride. La canette va s'écraser alrs instantanément.

9 Cmment srtir une pièce d'une assiette remplie d'eau sans se muiller les mains ni tucher l'assiette. Pur faire cette expérience scientifique amusante, vus avez besin du matériel suivant: - Une assiette avec un peu d'eau - Une pièce - une bugie - du feu - un verre Regardez cette vidé et reprduisez cette expérience scientifique simple et facile. Maintenant, nus allns vir la mise en scène de cette expérience très simple à réaliser. Tut d'abrd, mettez la pièce dans l'assiette, ajutez ensuite un peu d'eau (faire des essais en fnctin du verre utilisé). Psez ensuite une bugie (chauffe-plat par exemple), allumez-la puis returnez le verre sur la bugie (attentin, il dit être cmplètement dans l'eau). Pur finir, il ne reste plus qu'à attendre que la bugie s'éteigne et que l'eau mnte dans le verre pur puvir récupérer ntre pièce.

10 Gnfler un balln avec une buteille Cette expérience de physique amusante est très facile à réaliser et nécessite peu de matériel. Matériel un saladier d eau chaude une buteille vide (en verre u en plastique) un balln de baudruche Expérience On vient de srtir la buteille du réfrigérateur. On met la buteille dans l eau chaude. Place une grande buteille vide sans le buchn (en plastique u en verre) dans le réfrigérateur pendant au mins une demi-heure. Srs la du réfrigérateur et mets très rapidement un balln de baudruche sur le cult. Place ensuite le bas de la buteille dans de l eau chaude. Que se passe-t-il? Purqui?

11 Plnger du papier sans le muiller Cette expérience de physique amusante est très facile à réaliser par des enfants en bas âge. Matériel un verre un saladier rempli d eau du papier jurnal Expérience Avec tut le matériel à dispsitin, essaie de mettre le papier dans l eau sans le muiller Répnse Manipulatin à faire Mets le papier en bule dans le verre et returne le verre verticalement (le papier dit rester dans celui-ci). Plnge ensuite le verre dans le saladier en prenant sin de bien le maintenir vertical.

12 Un verre à l envers Cette expérience de physique amusante est facile à réaliser. Matériel un verre rempli à mitié d eau (envirn) une mrceau de tissu en ctn (muchir u chiffn) Expérience Muille tn muchir avec de l eau. Pse tn muchir sur tn verre rempli à mitié d eau et avec tn index, creuse un tru dans le muchir (cmme sur la pht). Prends le verre en maintenant bien le muchir autur et returne le verre à l envers. Il faut faire la manipulatin au-dessus d un évier u d une bassine car quelques guttes d eau peuvent s échapper. Observe la frme du muchir lrsque le verre est returné étnnant, nn?

13 Le muchir reste bmbé du même cté. A travers le verre, n vit le muchir bmbé.

14 Un balln dans une buteille Cette expérience de physique amusante est très facile à réaliser. Matériel : une buteille en plastique u en verre (sans le buchn) un balln de baudruche Expérience : Prends la buteille en plastique et remplis-la au deux tiers d eau très chaude issue du rbinet. Turne la buteille sur elle même afin que l eau chaude sit en cntact avec tute la surface de la buteille en plastique. Lrsque tu sens que le plastique de la buteille est à la même température que l eau, vide l eau de la buteille (tu peux laisser un peu d eau dans le fnd), attends une minute puis mets le balln de baudruche sur le cult de la buteille. Attends et bserve La buteille se refridit et le balln se rétracte.

15 Puis un balln gnflé apparaît dans la buteille.

16 Mélanges Cmment faire culer une range? fltte Vérifier l imprtance de la masse vlumique pur qu un bjet Préparatin de l expérience Il vus faut : Un grand saladier plein d eau (transparent de préférence) Une range Un cuteau Réalisatin Placer l range nn pelée dans une bassine d eau. Observer ce qui se passe. Peler l range. La mettre dans l eau. Observer ce qui se passe. Mesures et cnstatatins L range fltte quand elle n est pas pelée. Mais elle cule immédiatement quand elle est pelée.

17

18 Cmment faire fltter un euf? (u imprtance de la densité du liquide déplacé) Cette expérience de physique amusante est très facile à réaliser par des enfants. Matériel un verre d eau un euf du sel Expérience Mets un euf dans un verre d eau. Observe si il cule u si il fltte. Enlève l euf et mets du sel dans le verre d eau (de l rdre de tris cuillères à supe de sel). Remue bien le mélange à l aide d une cuillère. Plnge l euf dans l eau salée. Qu bserves-tu? A gauche, l euf est plngé dans de l eau salée. A drite, l eau n est pas salée.

19 Cmment superpser plusieurs culeurs dans un verre? Dans un verre, superpser plusieurs cuches de culeur différentes, sans qu elles ne se mélangent Préparatin de l expérience Il vus faut : Un verre assez haut Réalisatin Une cartuche d encre bleue Du sirp de grenadine Du liquide vaisselle De l eau De l huile La réussite de cette expérience nécessite de réaliser chaque étape dans le bn rdre et avec précautin. Dans le grand verre, verser le sirp de grenadine (2cm de hauteur dans le verre). En penchant légèrement le verre, verser le liquide vaisselle en le faisant culer sur le brd du verre pur ralentir sn arrivée sur le sirp (2cm de hauteur). Préparer dans un verre à côté un mélange d eau et d encre bleue. Verser le mélange lentement dans le verre qui cntient déjà le sirp et l huile en penchant le verre et en vus aidant du brd du verre. Attentin, cet ajut est le plus cmpliqué car il faut le faire très lentement pur que le liquide vaisselle ne se mélange pas à l eau. Ajuter de la même façn l huile cmme dernière cuche. Mesures et cnstatatins

20 Les quatre cuches de liquide snt bien séparées. La densité de chaque liquide lui permet de rester à sa place. Si les liquides snt versés dans le mauvais rdre, ils migrernt naturellement à la bnne place, mais aurnt tendance à se mélanger s ils le peuvent (l eau et le sirp u l eau et le liquide vaisselle).

21 Cnservatin de la masse ttale lrs d'une disslutin Cmme n l'a vu lrs de la disslutin du sel dans de l'eau, le sel n'est plus visible après disslutin. Cependant, il n'a pas disparu cmme n purrait le crire. Pur mntrer que la masse ttale se cnserve lrs de la disslutin, n peut effectuer une pesée avant et après disslutin. Expérience : n intrduit 50g d'eau dans un bécher et 10g de sel. La pesée indique 60g. On mélange le cntenu du bécher et l'eau dissus le sel. Si n effectue une autre pesée, n verra que l'n a tujurs une masse ttale de 60g, le sel est tujurs présent même si n n'arrive pas à le vir. Par une autre expérience, n peut mettre en évidence le fait que le sel n'a pas disparu. Expérience : Dans un tube à essai, n dissus du sel dans de l'eau. Le sel est alrs devenu invisible. Pur mntrer que le sel n'a pas disparu, n chauffe le tubeà essai pur que l'eau s'évapre. Quand tute l'eau s'est évaprée, n remarque qu'il reste un résidu slide : c'est le sel.

22 Mélange de culeurs Cette expérience ce physique amusante est très facile à réaliser et demande peu de matériel. Matériel 4 verres d eau de taille myenne (u des pts de yaurts) de l encre u du clrant alimentaire du cartn (style cartn de carte pstale) Expérience L eau clré en ruge est fride et l eau clré en bleu est chaude. Remplis deux verres d eau fride clrée. Remplis deux autres verres d eau chaude clrée. Ici, l eau clrée en ruge est fride et l eau clrée en bleu est chaude. L eau fride peut être issue du réfrigérateur et l eau chaude peut venir tut simplement du rbinet. A l aide de buts de cartn décupés à la bnne taille (u de carte pstale), mets un verre bleu sur un verre ruge et un verre ruge sur un verrre bleu, cmme indiqué sur la pht cidessus.

23 Enlève les deux buts de cartn rapidement en superpsant parfaitement le verre du dessus sur le verre du dessus et bserve On bserve que les culeurs se mélangent (n btient alrs du vilet lrsque l eau chaude bleue est située en dessus. Dans le deuxième cas, aucun mélange de culeurs ne s effectue.

24 L eau duce est plus légère que l eau salée Mntrer que l eau duce est plus légère que l eau salée Préparatin de l expérience Il vus faut : Un verre d eau salée fride Réalisatin Un verre d eau fride Une cartuche d encre bleue Clrez l eau salée avec la cartuche d encre bleue. Versez petit à petit l eau salée clrée en bleue dans l eau duce. Mesures et cnstatatins L eau salée a une densité supérieure à l eau duce et cule au fnd du verre

25 Disslutin d'un sucre dans de l'eau et de l'huile Cnstater la disslutin de certains slides dans de l eau Préparatin de l expérience Il vus faut : Deux verres d eau chaude Deux verres d eau fride Tris suc res en mrceau Deux cuillères à café de sel de cuisine Un verre d huile végétale Réalisatin Mettez une cuillère à café de sel dans le verre d eau chaude et une autre dans le verre d eau fride. Mettez un mrceau de sucre dans le verre d eau chaude et un autre dans le verre d eau fride. Ne turnez pas le mélange à la cuillère, attendez la disslutin du sel et du sucre, et ntez si la disslutin est plus rapide dans l eau fride u dans l eau chaude. Dans le verre d huile, mettez un mrceau de sucre. Mesures et cnstatatins

26 Le sucre et le sel se disslvent petit à petit dans les quatre verres, mais plus rapidement dans les verres d eau chaude. Le sel et le sucre ne snt plus visibles une fis dissuts dans l eau (si besin quelques petits turs de cuillère finirnt de les faire disparaître). La structure du mrceau de sucre s effndre pendant la disslutin, cmme si elle n était plus rigide. Par cntre, dans l huile, le sucre ne s est pas dissut!

27 Changements d état L eau ne s évapre pas si elle est cuverte d huile Mntrer que l huile peut empêcher l eau de s évaprer Préparatin de l expérience Il vus faut : Deux verres assez larges et identiques remplis d un centimètre d eau De l huile Réalisatin Mettre une cuche d huile à la surface de l eau d un des deux verres. Laissez les deux verres l un à côté de l autre le temps pur l eau de s évaprer. Mesures et cnstatatins Le verre d eau sans huile s évapre en quelques jurs, alrs que le niveau du verre cuvert d huile ne change pas.

28 Mettre de l eau de fleur d ranger dans les deux verres avant de cuvrir la surface d un des deux verres avec de l huile. Le verre sans huile laisse s envler les deurs de fleur d ranger alrs que le verre cuvert d huile ne les laisse pas passer.

29 Un glaçn d huile ne fltte pas sur l huile En se basant sur ns cnnaissances de la densité, vérifier que le glaçn d huile ne fltte pas sur l huile Préparatin de l expérience Il vus faut : Un verre d huile Un glaçn d huile Réalisatin Faite un glaçn d huile (l huile sera plutôt figée que gelée, mais elle sera bien dans un état slide). Pser le glaçn d huile dans le verre d huile. Mesures et cnstatatins Le glaçn d huile cule au fnd du verre d huile. Cntrairement aux mlécules d eau, les mlécules d huile s rganisent de façn plus cmpacte en se slidifiant : la densité du glaçn d huile est dnc plus grande que celle de l huile, ce qui explique purqui il cule. L'eau est plus dense que l'huile

30 Mntrer la différence de densité entre l eau et l huile. Préparatin de l expérience Il vus faut : Un verre à mitié plein avec de l huile à température ambiante Réalisatin (prenez de préférence un verre assez haut) Un glaçn fait avec de l eau du rbinet Remplissez un verre assez haut avec de l huile à température ambiante Psez le glaçn à la surface de l huile et laissez le fndre Mesures et cnstatatins Le glaçn fltte sur l huile car la densité du glaçn est inférieure à celle de l huile. Mais quand le glaçn fnd, l eau cule au fnd du verre, sus l huile, car la densité de l eau est supérieure à celle de l huile.

31

32 Mesurer le niveau de saturatin de l'eau en sel Mesurer apprximativement la quantité de sel que l n peut mettre dans un vlume d eau dnné Préparatin de l expérience Il vus faut : Un verre u un bl 25cl d eau Du sel Une cuillère Une balance de cuisine assez précise (type balance électrnique au gramme près) Réalisatin Mettre 25cl d eau dans un verre. Peser le verre d eau rempli et nter sn pids. Ajuter du sel petit à petit jusqu à ce que vus ne puissiez plus en dissudre (c est le mment ù vus cmmencez à vir le sel et que le liquide devient truble). Aidez vus de la cuillère pur turner l eau dans le verre, ce qui accélère la disslutin. Attentin, si vus puvez cmmencer par ajuter de petites cuillères à café de sel, il faudra ensuite l ajuter en quantité de plus en plus petite pur btenir une mesure précise.

33 Mesures et cnstatatins Pesez le verre d eau saturé en sel : la différence avec le verre d eau duce pesé initialement dnne la quantité de sel ajuté. Vus devriez btenir un pids de 90g pur un verre de 25cl (250g) d eau). La saturatin de l eau est d envirn 360g par litre d eau duce à 20 C.

34 Du sel pur aider l'huile à culer ajute du sel Observer le cmprtement de l eau et de l huile quand n y Préparatin de l expérience Il vus faut : Un verre d eau duce fride du rbinet (Au mins 6cm d eau dans le verre) De l huile végétale Une petite cuillère Une cuillère à supe de sel bien remplie Réalisatin Verser 2 cm d huile dans le verre qui cntient de l eau. L huile remnte et reste en surface. Ajuter la cuillère à supe de sel et bserver ce qui se passe. Mesures et cnstatatins Une grsse gutte de sel et d huile se frme et cule. Arrivée vers le fnd du verre, l huile remnte et le sel se dissut.

35 Un glaçn qui fnd génère un curant d eau fride Observer un curant d eau fride dans un verre avec un glaçn Préparatin de l expérience Il vus faut : Un petit saladier u un récipient transparent assez haut De l eau tiède Un glaçn fait d un mélange d eau et de clrant alimentaire ruge u bleu (u de l encre) Réalisatin Remplir le saladier au tris quarts avec de l eau tiède. Pser le glaçn d eau clrée en surface. Observer la dispersin de la culeur dans l eau tiède. Mesures et cnstatatins L eau clrée cule au fur et à mesure que le glaçn fnd. Un curant apparaît qui entraîne l eau fride clrée issue du glaçn vers le bas, et remnte l eau tiède vers le haut.

36 L expérience inverse peut être réalisée, en plaçant au fnd d un grand saladier d eau fride un petit verre d eau clrée très chaude (le bucher avec la main en le plaçant au fnd du saladier déjà plein). Dans cette expérience, c est le curant chaud remntant vers la surface qui sera mis en évidence.