La force de l’eau peut se révéler fascinante! Amusez-vous avec ces deux expériences afin d’observer et de comprendre la tension de l’eau.
Expérience 1 : Un trombone dans l’eau
Matériel nécessaire
- Un verre rempli d’eau ;
- Du savon à vaisselle ;
- Du papier absorbant (essuie-tout, mouchoir ou papier toilette) ;
- Un petit trombone en acier.
Étapes de réalisation
- Remplissez un verre d’eau ;
- Découpez un morceau de papier absorbant de manière à ce que votre trombone ne dépasse pas ;
- Déposez doucement le morceau de papier sur la surface de l’eau. Ensuite, placez délicatement le trombone sur le papier ;
- Peu à peu, le papier se remplit d’eau et commence à couler. Vous constaterez que votre trombone flotte ;
- Ensuite, versez doucement quelques gouttes de savon à vaisselle dans le verre. Que constatez-vous ?
Expérience 2 : Fleurs dans l’eau
Matériel nécessaire
- Deux verres remplis d’eau ;
- Deux petites fleurs ;
- Du savon à vaisselle.
Étapes de réalisation
- Remplissez deux verres d’eau ;
- Mélangez quelques gouttes de savon à vaisselle dans l’un des verres ;
- Déposez une fleur dans chaque verre. Que remarquez-vous ?
Explication scientifique
Dans la première expérience, l’objet, qui flottait au départ est rapidement tombé au fond du verre quand vous avez ajouté du savon à vaisselle. Pourtant, son poids n’a jamais changé. Comment cela est-il possible ?
La flottaison ne peut être attribuée au papier puisqu’il a fini par s’enfoncer dans l’eau et que le trombone flottait toujours. Alors, pourquoi la goutte de savon a-t-elle précipité la chute rapide du trombone ?
L’eau est composée de minuscules parties, appelées molécules, qui aiment se tenir ensemble. Lorsque ces molécules sont près de la surface, elles créent en quelque sorte une barrière. La tension de cette barrière d’eau permet aux molécules de résister plus. C’est cet apport de force appelé tension superficielle qui a permis à notre objet de flotter.
Toutefois, le savon possède des molécules qui séparent l’eau. Lors de sa présence dans l’eau, le savon abaisse la tension superficielle. Un déséquilibre survient et éloigne l’eau du savon. Cette réaction crée un mouvement expliquant le changement plutôt brusque dont vous avez été témoin en ajoutant le savon dans l’eau. La goutte de savon a dans ce cas-ci changé la force des molécules qui ne supportent plus le poids de l’objet. Cette réaction entraine le plongeon de l’objet comme s’il était plus lourd même si son poids n’a jamais changé !
La deuxième expérience subit le même sort. L’eau remplie de savon a dispersée les molécules d’eau ce qui entraîne toute la fleur horizontalement dans l’eau. Les molécules dans le verre ne sont pas assez fortes pour maintenir la fleur hors de l’eau. Cependant, la fleur dans l’eau pure reste verticale. La tension superficielle de l’eau tient les pétales sur la surface.
Pour aller plus loin
Quand la tension en surface est forte, l’eau en contact avec l’air forme une sphère. C’est pour cela que les gouttes d’eau sont sphériques. Par exemple, si l’eau tombe sur la surface d’une petite feuille verte dans la nature, les forces entre les molécules de la goutte seront plus fortes que celles entre l’eau et la feuille. Une goutte arrondie se formera. Ainsi, la goutte perlera sur la feuille sans s’écouler. À l’inverse, si de l’eau tombe sur un morceau de verre comme sur les pare-brise des voitures, l’attraction entre le verre et l’eau est plus forte qu’entre les molécules d’eau elles-mêmes. Au contact de la surface, la goutte d’eau s’étalera et mouillera l’objet touché.
Les expériences en photos
