Vases communicants
Cette expérience a pour but d’étudier les principes fondamentaux du phénomène des vases communicants.
Ce que les élèves apprennent
- Pour comprendre le principe physique des vases communicants
- La loi de Stevino
Les fondements scientifiques de cette expérience
En observant le niveau atteint par le liquide dans les quatre tubes en verre de l’appareil, on peut vérifier ce qu’on appelle le principe des vases communicants. Selon ce principe, le niveau de la surface du liquide dans un ensemble de tubes communicants est identique dans tous les tubes si le liquide contenu dans chacun d’eux est le même.
En effet, étant donné qu’à l’équilibre, la pression doit être la même en tous points du liquide situés à la même profondeur, la hauteur des colonnes de liquide dans les différents tubes, par rapport à un plan horizontal donné, doit être la même. Si les tubes contiennent le même liquide, les hauteurs des surfaces sont identiques pour les tubes contenant ce même liquide.
On constate immédiatement que le niveau de la surface de l’eau est identique dans tous les tubes et qu’il le reste même lorsque l’appareil est incliné (si le niveau de l’eau est tel que, dans le deuxième tube, la surface se trouve dans la partie courbe, la surface de séparation avec l’air est légèrement inclinée ; cela dépend de la présence d’une tension superficielle qui détermine l’angle de contact entre la surface du verre et celle de l’eau).
En vidant partiellement l’appareil de son eau et en remplaçant celle-ci par un liquide non miscible (par exemple de l’huile), on constate que, si les niveaux dans les tubes contenant de l’eau coïncident, celui du tube contenant l’autre liquide est différent.
Étant donné que la densité est définie en grammes, cet appareil permet de mesurer la densité d’un liquide non miscible par rapport à celle de l’eau.
Matériel utilisé
- Vases communicants — MEC-056
- Colorant alimentaire — MEC-057
- Socle pour tube capillaire et vaisseau communicant — MEC-058
Questions destinées aux élèves
- Le niveau du liquide remplissant le système dépend-il de sa forme ?
- Si l’on ajoutait un liquide non miscible à de l’eau, que constaterait-on ?
Réalisez cette expérience dans votre classe
Cette expérience s'inscrit dans le cadre d'ATP Volta, un laboratoire scientifique mobile autonome qui transforme une salle de classe ordinaire en véritable laboratoire dédié aux STEM, proposant plus de 200 expériences en physique, chimie, biologie, robotique et ingénierie. « Gali », le tuteur basé sur l'IA intégré à ATP Connect, guide les élèves à chaque étape et répond à leurs questions directement au poste de travail.
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