Le niveau à eau

On montre, avec un simple tuyau rempli d’eau, que le niveau de l’eau est le même dans les parties ouvertes à l’air libre de récipients reliés par une colonne de liquide ininterrompue.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • un tuyau transparent (longueur approximative:3 m) ;

  • un entonnoir ou un récipient avec un bec verseur.

Montage et réalisation

Prendre le tuyau, le bloquer sur le sol avec le pied à peu près en son milieu et relever les extrémités de façon à lui donner une forme de « U » étroit.
Verser de l’eau par l’une des branches du U : l’autre branche se remplit également et le niveau de l’eau se stabilise à la même hauteur des deux côtés.
En remplissant le tuyau de cette façon, on évite les bulles d’air dans la colonne de liquide.
Verser suffisamment d’eau pour que le niveau se stabilise à 20 cm des extrémités du tuyau.
On peut alors écarter les deux extrémités et donner n’importe quelle forme au tuyau (le faire passer par une porte, courir le long d’un mur, s’enrouler, …) : l’eau reste au même niveau dans les deux branches (voir la photo).

 

Explications

La pression en un point d’un liquide au repos dépend de la hauteur de liquide au-dessus de ce point et de la pression à la surface du liquide.
Les deux surfaces libres étant toutes les deux à la pression atmosphérique, leur hauteur au-dessus du point le plus bas du tuyau doit être la même : les deux surfaces libres sont donc toujours à la même hauteur.

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