Ce topic m'a été inspiré par celui-ci: Expériences de pensée
Je propose dans celui-ci de décrire des petites expériences réelles permettant d'éclairer une notion physique. Ces expériences doivent être facilement reproductibles avec les objets du quotidien, nul besoin d'un laboratoire.

Je commence:
Comment voir que les objets tombent à la même vitesse quelle que soit leur masse:
(sans chambre à vide et sans aller sur la Lune)
Prenez un gros livre et un petit bout de papier. Faites les tomber en même temps: le livre atteint bien sûr le sol en premier.
Maintenant posez le papier sur le livre. Que va-t-il se passer si vous lachez le livre à plat? On peut penser que le livre tombera plus vite, on verra donc le petit papier se "détacher" du livre dans sa chute. Si vous faites l'expérience, les deux objets tomberont en même temps!
Explication: posé sur le livre, le papier ne subit plus la résistance de l'air dans sa chute. Il tombera donc à la même vitesse que le livre.

Citation : hazdrubal

Explication: posé sur le livre, le papier ne subit plus la résistance de l'air dans sa chute. Il tombera donc à la même vitesse que le livre.

Oui, mais là tu triches, puisque le papier comme tu l'as dit ne subit pas les frottements de l'air contrairement au livre, les deux objets n'étant pas dans les mêmes conditions, tu n'as pas le droit de tirer de conclusion.

Pour que ton expérience soit un peu plus rigoureuse, il faut que tu règles ce problème de frottements de l'air.
Pour cela, il faut prendre deux objets de formes rigoureusement identiques, mais de masses différentes. Par exemple un cube en bois et un cube en plomb, de même dimension. Bon c'est toujours pas 100% rigoureux, mais c'est mieux.

Oui mais le livre est beaucoup moins "sensible" à la résistance de l'air. Le but de l'expérience est le suivant:
-on lache les deux objets => le livre arrive en premier. Il est tout a fait naturel de penser que c'est à cause de sa masse.
- on les lache l'un sur l'autre: ils arrivent en même temps. On montre donc que la masse n'y est pour rien et que c'est la résistance de l'air qui induit la différence de comportement.
Prendre des objets de forme identique ne résoudra rien: l'air freine toujours plus l'objet le moins lourd.
Pour preuve, lâche deux bouteilles d'eau identiques, l'une vide, l'autre pleine: la pleine arrivera au sol en premier (attention aux éclaboussures :-)).

Citation : hazdrubal

on les lache l'un sur l'autre: ils arrivent en même temps. On montre donc que la masse n'y est pour rien et que c'est la résistance de l'air qui induit la différence de comportement.

Tu arrives à un résultat partiellement vrai avec un raisonnement parfaitement incorrect.

Citation : hazdrubal

Prendre des objets de forme identique ne résoudra rien: l'air freine toujours plus l'objet le moins lourd

C'est faux.

Citation : hazdrubal

Pour preuve, lâche deux bouteilles d'eau identiques, l'une vide, l'autre pleine: la pleine arrivera au sol en premier (attention aux éclaboussures :-)).

Encore faux. Surtout que cela contredit complètement ce que j'ai cité plus haut.


Appliques tout simplement le Principe Fondamental de la Dynamique ( ou la 2nde loi de Newton si tu préfères ) à tes bouteilles.
Deux corps de formes rigoureusement identiques soumis à un même milieu extérieur chuteront à la même vitesse, quelques soient les masses de l'un ou de l'autre


Tu es à quel niveau d'études ? Il me semble que l'on voit ça en seconde, mais la confusion est fréquente c'est vrai

Euh...
Bouteille vide : m
Bouteille pleine : M
Coefficient de frottement : f

ma = mg + fv => a = g + fv/m
Ma = Mg + fv => a = g + fv/M

Quelques chose me dit qu'on aura pas le même résultat si on calcule la position de la bouteille au cours du temps.

Ben oui si on est dans un fluide ce que je dis n'est pas valable.
Après, c'est pas ma faute si vous n'avez pas de vide chez vous.

Citation : LoS

Deux corps de formes rigoureusement identiques soumis à un même milieu extérieur chuteront à la même vitesse, quelques soient les masses de l'un ou de l'autre

Citation : LoS

Ben oui si on est dans un fluide ce que je dis n'est pas valable.
Après, c'est pas ma faute si vous n'avez pas de vide chez vous.

???

On peut facilement faire des expériences sans matos sur la tension superficielle. C'est un sujet plutôt sympa d'ailleurs amha. Il y a deux ans, j'avais eu comme petit projet de mesurer la tension superficielle de liquides avec diverses méthodes (celle du dièdre en particulier, Google si ça vous intéresse !).

Citation : LordOfShadows

Citation : hazdrubal

Prendre des objets de forme identique ne résoudra rien: l'air freine toujours plus l'objet le moins lourd

C'est faux.

Citation : hazdrubal

Pour preuve, lâche deux bouteilles d'eau identiques, l'une vide, l'autre pleine: la pleine arrivera au sol en premier (attention aux éclaboussures :-)).

Encore faux. Surtout que cela contredit complètement ce que j'ai cité plus haut.

Tu as fait l'expérience? C'est simple à vérifier.

@Elentar: je jetterais un coup d'oeil à tes liens, ca peut être intéressant

Tout ça pour une question de frottements, de vent, et que sais-je encore.

Prend une bille de plomb et une bille "normale".
Celle en plomb est clairement plus lourde, met en une dans une main, l'autre dans l'autre main (ou les deux dans la même, mais elle pourraient se cogner et donc fausser l’expérience, ou pas, mais c'est pas grave). Place tes 2 mains à la même hauteur, et lâche le tout.
Qui touchera le sol en premier?
Réponse :


L’expérience avec la feuille de papier n'est pas du tout représentative de quelque chose, la feuille à un effet un soucis : elle est trop faible face à l'air.
Et quand tu la pose sur le livre, la chute du livre créé une dépression (ouais, le livre il déprime) entre le livre et la feuille, la feuille est donc attirée par le livre pour combler la dépression, c'est donc pour ça qu'elle arrive en même temps que le livre

Citation : Apéro

Prend une bille de plomb et une bille "normale".
Celle en plomb est clairement plus lourde, met en une dans une main, l'autre dans l'autre main (ou les deux dans la même, mais elle pourraient se cogner et donc fausser l’expérience, ou pas, mais c'est pas grave). Place tes 2 mains à la même hauteur, et lâche le tout.

C'est la meme expérience que je propose avec les bouteilles vide et pleine et je peux t'assurer que lachées du 1er etage dans le jardin, il y a bien une difference. (voir les formules proposées par freudco)

Citation : Apéro

L’expérience avec la feuille de papier n'est pas du tout représentative de quelque chose, la feuille à un effet un soucis : elle est trop faible face à l'air.

Le résultat est encore plus significatif au contraire, vu qu'il y a une grande difference de comportement entre les deux expériences: elles arrivent au sol en meme temps malgré la grande différence de masse (justement le but est de montrer que c'est l'air qui fait que le papier tombe moins vite, et non pas la différence de masse)
L'expérience avec les billes lachées de hauteur d'homme n'est justement pas assez significative (trop faible différence de comportement pour être mesurable)

Citation : Apéro

Et quand tu la pose sur le livre, la chute du livre créé une dépression (ouais, le livre il déprime) entre le livre et la feuille, la feuille est donc attirée par le livre pour combler la dépression, c'est donc pour ça qu'elle arrive en même temps que le livre

Je ne pense pas: a la place du bout de papier, coupe une bande de papier et colle les deux bouts pour former un anneau, que tu poses sur le livre: donc surface de contact tres faible et structure ouverte pour éviter "l'effet ventouse". Refais l'expérience, on obtient les mêmes résultats.

Petite expérience sur la conservation du moment cinétique.
Prenez deux poids (de l'ordre du kilogramme) dans les mains, une chaise qui peut tourner sur elle meme.

Serrez les bras contre le corps, asseyez vous sur la chaise et demandez a quelqu'un de la faire tourner. En écartant plus ou moins les bras du corps, vous pouvez accélérer ou ralentir votre rotation. (Plus les bras sont écartés, plus on ralentit.)

Chute ne dépend pas de la masse

Principe Fondamentale de la Dynamique dans vide :
m * g = m * a => avec m la masse, a lacceleration et g le champ de pesanteur
g = a => ne depend pas de la masse.

PFD dans l'atmosphere :
m*g - f * v = m a => avec f coeff de frottement a P° et v la vitesse. ( le moins car la force de frottement est opposé a l'acceleration, heureusement le frottement n'accelere pas l'objet ....... )
a = g - f/m * v => depend de m
il faut donc trouver une experience où f/m * v est négligeable.

solutions :
- soit on fait chuter deux objets sur une petite distance pour que la vitesse soit pas trop grande et qu'ainsi il y'ai pas une difference trop importante avec le modèle idéal dans le vide. V pas trop grand
- soit on fait chuter deux objets avec un coeff de frottement tout petit (un volume aerodynamique) et une masse la plus grande possible. (une petite bille par exemple) ainsi f/m tend vers 0.

donc l'idéal est bien une petite bille de plomb et une autre bille lourde lancé à bout de bras jusqu'au sol pour pouvoir négliger le plus possible les frottements et qu'ainsi ils ne soient pas visible à l'œil nu.

Masse volumique de l'eau plus grande que celle du glacon?

Prendre un verre, et y mettre de l'eau. Prendre un glacon dans son frigo et le mettre dans le verre. Faire un trait sur le verre là où le volume se trouve. on remarque alors, tel un iceberg, que le glacon à une partie qui n'est pas immergé. Revenir quand le glacon a totalement fondu. on pourrait croire qu'en fondant, la partie du glacon qui n'etait pas immergé a fait augmenter le volume d'eau. Or le volume n'a pas changé.

cela illustre le fait que le glacon a une plus petite masse volumique que l'eau.
Soit m la masse du glacon, on a m la masse de glace fondu(inchangé). OR d'apres la poussée d'archimede (<math>\(PI = - RO * V * g\)</math>), avec RO la masse volumique et g le champ de pesanteur. La masse d'eau déplacé par le glacon est la meme que celle du glacon. car
d'après le principe fondamentale de la dynamique a lequilibre,
Poids + poussé darchimede = 0
m(glace) * g - RO(eau) * V(eau) * g = 0
m(glace) = ROeau * Veau = m(eau)
m(glace fondu) = m(eau deplacé)

Or en fondant, la glace devient de l'eau, donc la masse de glace occupe exactement la masse d'eau qu'il avait déplacé.
Le volume reste inchangé.

on en déduit que RO(glace) < RO(eau)

Une autre sur la conservation du moment cinétique:
Attachez un petit objet à une ficelle et faites le tournoyer. Pendant la rotation, levez votre index pour que la ficelle s'enroule autour. Plus la ficelle se raccourcit, plus la vitesse de rotation augmente.

Citation : hazdrubal

Maintenant posez le papier sur le livre. Que va-t-il se passer si vous lachez le livre à plat? On peut penser que le livre tombera plus vite, on verra donc le petit papier se "détacher" du livre dans sa chute. Si vous faites l'expérience, les deux objets tomberont en même temps!
Explication: posé sur le livre, le papier ne subit plus la résistance de l'air dans sa chute. Il tombera donc à la même vitesse que le livre.

En effet, le papier subit la pression de l'air contre le livre. Et la dépression que créerait son décollement du livre le laisse contre.
Modifie ton expérience avec un ressort trop tendu accroché au livre (en dessous) et lâche le tout. Le livre descendra donc plus vite que sous la simple force de la gravitation et ton papier restera toujours collé. Magique non ?

Salut,

Citation : Caduchon

En effet, le papier subit la pression de l'air contre le livre. Et la dépression que créerait son décollement du livre le laisse contre.

J'avais déjà répondu à cette objection:

Citation : hazdrubal

Je ne pense pas: a la place du bout de papier, coupe une bande de papier et colle les deux bouts pour former un anneau, que tu poses sur le livre: donc surface de contact tres faible et structure ouverte pour éviter "l'effet ventouse". Refais l'expérience, on obtient les mêmes résultats.

Citation : Caduchon

Modifie ton expérience avec un ressort trop tendu accroché au livre (en dessous) et lâche le tout. Le livre descendra donc plus vite que sous la simple force de la gravitation et ton papier restera toujours collé. Magique non ?

J'ai fait l'expérience, non pas avec un ressort mais avec mes bras: en tirant le livre vers le bas plus vite que s'il etait en chute libre. Mes bras étant ce qu'ils sont , je ne peux pas le faire sur une très grande distance mais le papier s'est quand même très légèrement décollé du livre.

Et moi j'ai déjà vu des journaux suivre un train sur des kilomètres... Je sais que les nouvelles vont vite, mais tout de même

Citation : Solar

Cela illustre le fait que le glacon a une plus petite masse volumique que l'eau.

A priori, pas besoin d'attendre qu'il fonde pour ça : il suffit de voir qu'il flotte

oui mais c'est histoire de dire que l'expérience sert a quelque chose xD
parce que souvent on s'attend a une élévation...
ainsi parler des masses,des volumes,des masses volumiques permet d'expliquer le phénomène.
Maintenant oui, on sen serait douté étant donné qu'il flotte... d(glace) < d(eau)

Mise en évidence du caractère polaire de la molécule de H2O (en fait pas tout à fait)

Je suppose ne rien apprendre à personne en vous disant que si vous frottez une règle en plastique dans vos cheveux (ou dans des poils de chat, c'est ce qu'il y a de plus efficace) vous pourrez dévier significativement un filet d'eau en approchant la règle.
Cependant, l'explication de ce phénomène n'est pas aussi simple qu'elle en a l'air.
Y a-t-il des chimistes sur le forum capables d'expliquer ça précisément ?

Bon, je sais que les molécules d'eau sont polaires, ce qui pourrait expliquer le phénomène, mais une règle en plastique électrisée attirera aussi des petites boulettes de papier d'aluminium, qui ne sont pourtant pas polaires. (Apparemment, le champ électrique induit une polarisation en déplaçant très légèrement le centre de gravité du nuage électronique des molécules.)
Ainsi qu'un ballon de baudruche frotté dans nos cheveux ira se coller au plafond, pourtant le plafond est électriquement neutre et parfaitement apolaire. Alors est-ce qu'il se produit une translation locale du barycentre des charges (à l'échelle de l'ångström)?.

Au final, il n'est pas nécessaire qu'on corps soit polaire pour subir une attraction dans ce type d'expérience. Celle-ci constitue-t-elle alors une preuve de la polarité de l'eau ?
Si on peut considérer le fait que la polarité va induire une attraction bien plus grande, sachant qu'un liquide apolaire serait également dévié, mais moins visiblement, alors ça devrait marcher.

Mais mon niveau de chimie étant celui d'un Math spé non PC, qui de plus est loin d'être attiré (question de polarisation sans doutes) par cette branche de la chimie, prenez mes dires avec des pincettes.

Personnellement, je suis en prépa chimie première année, donc je n'ai pas vraiment étudié ca pour l'instant. Il est donc très probable que je dise des choses totalement fausses, mais j'aimerais y réfléchir car ca m'intéresse aussi.

Je pense que l'expérience met bien en évidence le caractère dipolaire de l'eau, car hormis ca, je ne vois pas ce qui pousserais une molécule neutre non polarisée à être affectée par les interactions électrostatiques. Supposons une solution d'éthane pur, ca symétrie et sa neutralité feront qu'elle ne sera pas dévié. (disons que je ne vois pas pourquoi sinon)
Prenons maintenant l'aluminium. C'est un métal. Les électrons libres sont donc sensibles aux champs électrostatiques. Mouvement d'électrons, les atomes d'aluminiums deviennent sensible aux champs électrostatiques ? Peut être est ce du à eux, j'en sais rien.
Pour le ballon, ce sont des grandes molécules apolaires neutres étirées. Par conséquent, lorsqu'on arrache des électrons, on crée une différence de potentielle électrique au sein même de la molécule (?). Tu parles de translation des charges. Peut être la "polarisation" du ballon provoque une "polarisation" du plafond en recherchant un équilibre (échange d'électrons: lesquels où?) et qu'il se crée des interactions électrostatiques faibles entre les molécules "polarisées" du plafond et du ballon jusqu'à ce que l'équilibre électronique soit totalement retrouvé.

Au final, peut être que ces trois phénomènes sont du à trois choses différentes : l'un parce que la molécule est dipolaire, l'autre parce que c'est un métal, et enfin la dernière car ce sont de grandes molécules qui peuvent être "polarisées".
Après, avis aux vrais chimistes =)

Citation : Solar

Je pense que l'expérience met bien en évidence le caractère dipolaire de l'eau, car hormis ca, je ne vois pas ce qui pousserais une molécule neutre non polarisée à être affectée par les interactions électrostatiques.

La force de London. Après, j'ai aucune idée de l'ordre de grandeur, j'ai jamais étudié.

La force de London ? je vais me renseigner.

Ce serait plutôt une force de Debye qu'une force de London dans ce cas là (fin c'est dans le même genre). En gros si on place une molécule apolaire dans un champs magnétique, les électrons se "déplacent" légèrement ce qui rend la molécule apolaire légèrement polaire (dipôle induit).

Ce sont effectivement des forces de Debye qui entrent en jeu et pas celles de London, bien qu'elles tirent leur source des forces de Van Der Waals.

En frottant ton ballon de baudruche tu lui appliques un moment dipolaire induit du fait de la déformation du nuage électronique. Ainsi, en rapprochant ton ballon de l'eau, a priori neutre, tu mets en évidence une interaction dipole induit / dipole permanent.
Les forces de London permettent de mettre en évidence les intéractions dipole induit / dipole induit.

On peut retenir :
Intéraction dipole induit / dipole induit : London
Intéraction dipole permanent / dipole permanent : Keesom
Intéraction dipole induit / dipole permanent : Debye

Sachant que les trois proviennent des forces de Van Der Waals et que c'est Keesom qui prédomine dans la nature.

Et juste pour préciser, les intéractions de Van Der Waals sont relativement faibles puisqu'elles décroissent en 1 / r^7.

Ah tiens, je connaissais pas ces subtilités. Plutôt Debye alors oui, vu qu'on parlait d'"être affectée par les interactions électrostatiques".

Il faut faire attention à différencier les forces électrostatiques appliquées selon les échelles : force de Van der Waals, force de Casimir, force de Coulomb, etc.

Je n'ai pas trop compris le sens de ta phrase : être affecté part les interactions électrostatiques.

Je disais ça parce qu'il me paraissait alors plus logique que Solar pensait à une interaction induit/permanent que induit/induit.