L'AIR. Classe de CM2 école élémentaire Paul Bert - F SENS L air, école Paul Bert de Sens

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1 L'AIR Classe de CM2 école élémentaire Paul Bert - F SENS L air, école Paul Bert de Sens 1. Existence de l'air (1) 2. Existence de l'air (2) 3. Pression de l'air (1) 4. Pression de l'air (2) 5. Pression de l'air (3) 6. Les différences de pressions. 7. Utilisation de la différence de pressions. 8. Utilisation de la pression atmosphérique. 9. Le poids de l'air. 10. Volume de l'air chaud et de l'air froid. 11. Les mouvements de l'air (1) 12. Les mouvements de l'air (2) 13. La force de l'air comprimé. Bibliographie : L air, Sciences au quotidien, CRDP Dijon (cycle 3)

2 EXPERIENCE N 1 Existence de l'air (1) Mise en évidence de l'existence de l'air Trois bougies Deux bocaux de taille différente Faire allumer les trois bougies par un adulte Retourner les bocaux sur deux des bougies en même temps

3 EXPERIENCE N 2 Existence de l'air (2) Mise en évidence de l'existence de l'air Un verre Un mouchoir en papier De l'eau Un seau Remplir le seau d'eau Plier le mouchoir et le placer au fond du verre Retourner le verre et l'enfoncer dans l'eau bien verticalement Ressortir le verre toujours verticalement Retirer le mouchoir

4 EXPERIENCE N 3 Pression de l'air (1) Mise en évidence de la pression de l'air Un verre Un morceau de feuille de papier De l'eau Remplir le verre d'eau jusqu'au bord Poser la feuille de papier sur le verre Poser la main à plat sur la feuille de papier Retourner le verre

5 EXPERIENCE N 4 Pression de l'air (2) Mise en évidence de la pression de l'air Deux balles de ping-pong Du fil Une règle Une paille Coller deux morceaux de fil à chacune des balles Attacher l'autre bout de chaque fil à la règle qu'on fixera horizontalement Ecarter les balles de 5 cm environ Attendre l'équilibre Placer la paille devant les balles (5 ou 6 cm) et souffler bien au milieu des balles Remarque: Cette même expérience peut se réaliser en prenant de feuilles de papier A4, en les écartant de 5 cm et en soufflant entre les feuilles.

6 EXPERIENCE N 5 Pression de l'air (3) Mise en évidence de la pression de l'air Un sac poubelle Une règle plate Couper le sac poubelle en deux pour avoir une seule épaisseur Etaler le sac bien à plat sur une table Glisser une bonne partie de la règle sous le sac Appuyer légèrement sur le bout de la règle

7 EXPERIENCE N 6 Les différences de pressions Mise en évidence des différences de pressions Un verre rempli d'eau Une paille On aspire

8 EXPERIENCE N 7 Utilisation de la différence de pressions Montrer l'utilisation de la différence de pressions Un verre rempli d'eau Deux pailles Placer une paille verticalement dans le verre Placer l'autre paille horizontalement à l'extrémité de la première Souffler dans la paille horizontale

9 EXPERIENCE N 8 Utilisation de la pression atmosphérique Montrer une utilisation pratique de la différence de pressions Une ventouse De la ficelle Un objet assez lours et lisse sur le dessus Attacher la ficelle à la ventouse Presser sur la ventouse Tirer vers le haut

10 EXPERIENCE N 9 Le poids de l'air Montrer que l'air a un poids Deux ballons de caoutchouc Une balance Placer chaque ballon sur chacun des plateaux de la balance et vérifier l'équilibre Gonfler un des ballons Faire un nœud et le reposer sur le plateau

11 EXPERIENCE N 10 Volume de l'air chaud et de l'air froid Est-ce-que l'air chaud prend la même place que l'air froid? Une bouteille Un récipient Un ballon en caoutchouc De l'eau chaude De l'eau froide (si possible avec glaçons) De la ficelle Gonfler le ballon et le placer sur le goulot de la bouteille Mettre la bouteille dans le récipient Verser de l'eau chaude dans le récipient pour chauffer l'air à l'intérieur de la bouteille Mesurer la taille du ballon avec la ficelle (en l'entourant) Remplacer l'eau chaude par l'eau froide et ses glaçons Mesurer à nouveau le ballon de la même façon

12 EXPERIENCE N 11 Les mouvements de l'air (1) Mise en évidence des différents mouvements de l'air Une bougie Une petite feuille de bristol Faire allumer la bougie par un adulte Tenir le bristol devant la flamme de la bougie Souffler sur le bristol

13 EXPERIENCE N 12 Les mouvements de l'air (2) Mise en évidence des différents mouvements de l'air Une bougie Une bouteille Faire allumer la bougie par un adulte Placer la bouteille 10 cm environ devant la bougie Souffler sur la bouteille

14 EXPERIENCE N 13 La force de l'air comprimé Mise en évidence de la force de l'air comprimé Un ballon de caoutchouc Deux ou trois dictionnaires Placer le ballon non gonflé à plat sur une table Placer les dictionnaires sur le ballon Souffler dans le ballon

15 Expérience 1 Les deux bougies vont s'éteindre l'une après l'autre. La première à s'éteindre est celle qui est sous le plus petit bocal. La flamme des bougies continue de brûler si elle n'est pas sous un bocal retourné. Elle utilise l'air qui est autour pour brûler. Plus il y a d'air autour de la flamme et plus la bougie brûle longtemps. Expérience 2 Le mouchoir est sec. En plongeant le verre dans le seau d'eau, l'eau n'est pas entrée à l'intérieur du verre. Quelque chose l'en a empêché. Il s'agit d'un gaz qu'on ne voit pas. C'est de l'air. On peut plonger un verre de la même façon dans un seau d'eau et retourner le verre lorsqu'il est entièrement dans l'eau. On verra alors une grosse bulle d'air remonter à la surface. Expérience 3 Le papier reste "collé" et l'eau ne tombe pas du verre. La pression atmosphérique pousse en tout sens sur le verre mais pousse aussi sur le papier verticalement de bas en haut. Elle est plus forte que la pression de l'eau sur la feuille à l'intérieur du verre. La feuille de papier reste donc maintenue sur l'eau même avec le verre renversé.

16 Expérience 4 Les balles vont l'une vers l'autre et s'entrechoquent. Le souffle de l'air fait diminuer la pression entre les balles. C'est une dépression. La pression qui s'exerce partout sur les balles est donc plus forte en tout point des balles sauf entre les balles où se situe la dépression. Elle pousse donc chaque balle l'une vers l'autre. En faisant cette expérience avec deux feuilles de papier légèrement écartées devant son visage et en soufflant entre les deux feuilles, celles-ci se rapprochent. Expérience 5 Bien que la feuille de papier soit légère, il est difficile de la soulever. La pression de l'air qui s'exerce sur la feuille de plastique est suffisamment forte pour que la règle qui fait levier éprouve une certaine résistance. Ce phénomène de résistance est encore plus visible si on tape sur la règle. Dans ce cas, celle-ci se casse comme si quelqu'un avait tenu l'autre bout de la règle. Expérience 6 En aspirant, on crée une dépression en haut de la paille. La pression qui agit sur l'eau du verre est plus forte et pousse l'eau qui passe ainsi dans la paille et remonte dans la bouche. Expérience 7 L'eau monte dans la paille et sort en vapeur. En soufflant, l'air qui sort de la paille horizontale fait diminuer la pression au dessus de la paille verticale. La pression au dessus de l'eau du verre est supérieure à celle du haut de la paille et fait monter l'eau dans la paille. Le souffle horizontal disperse l'eau en vapeur. Remarque: Afin que l'expérience réussisse, il faut rechercher la bonne position pour les pailles. Expérience 8 L'objet est soulevé, la ventouse reste collée à l'objet. En pressant la ventouse, l'air est éjecté. La pression à l'intérieur de la ventouse est inférieure à la pression extérieure. La ventouse reste collée car la force de la pression atmosphérique est supérieure à celle qu'il faudrait pour se détacher de l'objet en tirant sur la ventouse.

17 Expérience 9 Le plateau sur lequel on a posé le ballon gonflé descend. Il est plus lourd alors qu'on a uniquement rajouté de l'air, c'est donc que l'air a un poids. Expérience 10 On constate que la mesure de la ficelle qui entoure le ballon d'air froid est plus petite que celle qui entoure le ballon d'air chaud alors qu'on n'a pas fait sortir d'air. L'air chaud prend donc plus de place que l'air froid. Expérience 11 La flamme se dirige vers le bristol, en direction contraire du souffle. Le souffle s'est partagé en deux, de chaque côté du bristol. Ces deux parties se rejoignent derrière la bougie. En se rejoignant, elles forment un seul courant d'air dont une partie revient en sens inverse. De cette façon, la flamme se dirige vers le bristol.

18 Expérience 12 La bougie s'éteint alors que la bouteille est placée devant elle. Le souffle s'est partagé en deux, de chaque côté de la bouteille mais a suivi la forme de la bouteille. Derrière la bouteille, les deux parties se rejoignent pour former un seul courant d'air qui continue sa course et éteint la bougie. Expérience 13 Les dictionnaires sont soulevés très facilement. L'air est comprimé dans le ballon et prend beaucoup de force. La force de l'air compense le poids des livres.

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