La main à la pâte 22
Le site de "la main à la pâte" des Côtes d’Armor

Categories

Accueil > Activités scientifiques > La matière > Caractère pesant de l’air (cycle 3)

Caractère pesant de l’air (cycle 3)

jeudi 7 avril 2005, par Loïc Poullain

Objectifs

- utiliser le dispositif "balance" pour peser l’air contenu dans un récipient gonflé
- mener une expérimentation avec soin pour deux ou trois élèves

Matériel

- la balance expérimentale déjà construite Equilibres et balances
- ou une balance en kit (coopérative Théodule ou Celda)
- des bouteilles à boisson gazeuse (PET)
- des bouchons équipés d’une valve (vélo ou voiture)
- deux ou trois pompes de bonne qualité avec les embouts adaptés (vélo ou VTT) ; le manomètre permet de gonfler les bouteilles toujours de la même façon.

JPEG - 27.6 ko

Principe de la mesure

- l’air sous pression contenu dans une bouteille à boisson gazeuse équipée d’une valve, déséquilibre une balance lorsqu’il s’échappe : l’air a donc une masse et confirme sa matérialité vue en cycle 2.

- la balance peut-être construite avec des matériaux simples : il suffit de détecter le caractère pesant, ce c’est donc pas la peine de faire une mesure. La valeur d’1,2g par litre d’air est évaluée en classe de 4ème de collège.

- il est possible d’utiliser une balance du commerce prévue pour être manipulée par les élèves : balance Celda ou Brésilienne (importée par la coopérative Théodule). A cause de l’encombrement des bouteilles à peser, il faudra modifier les bras de levier de ces balances en les prolongeant avec une tige de bois collée à l’adhésif sur le bras.

JPEG - 49.2 ko
équilibre avec bouteille gonflée 4 bars
JPEG - 38.6 ko
bouteille dégonflée 1 bar

Prolongements

- Quelques réalisations techniques affirment la matérialité de l’air :

la voiture à propulsion par éjection d’air (CE1/CE2)

le catamaran à hélice aérienne (CM1)

l’aéroglisseur (CM2)

- On peut aussi montrer que l’air chaud est plus léger que l’air froid en l’emprisonnant dans un sac papier. Le chauffage de l’air s’effectue avec un décapeur thermique (magasins de bricolage).

JPEG - 25 ko
air froid
JPEG - 24.3 ko
air chaud

- La réalisation d’une mongolfière en mylar (couverture de survie)est un projet ambitieux mais réalisable avec des élèves soigneux de CM2.