Superposer cinq cartes avec un seul doigt

Comment soulever plusieurs cartes à jouer, en ne posant le doigt (ou une petite ventouse) que sur une seule de ces cartes ? Réponse : en comptant sur la pression atmosphérique pour faire tout le travail…

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • 5 cartes à jouer neuves ;

  • un support rugueux, par exemple une nappe, un torchon ou du papier de verre.

Montage et réalisation

Placer les cinq cartes assez proches les unes des autres. Humidifier l’un de ses doigts et l’appuyer fermement sur la première carte (voir la photo ; on peut aussi s’aider d’une ventouse pour cette première carte). Comme la carte reste collée au doigt, on peut la faire glisser sur la deuxième carte . Sans enlever le doigt, appuyer de nouveau brièvement sur les deux cartes. Lorsqu’on soulève le doigt, la deuxième carte reste « collée » suffisamment à la première pour qu’on puisse amener les deux cartes sur la troisième carte . Recommencer l’opération sans s’arrêter jusqu’à ce que toutes les cartes se trouvent superposées.

Explications

On assiste à de grandes différences de pression quand la pression atmosphérique ne peut pas s’exercer sur toute la surface d’un objet. La pression atmosphérique n’agit pas sur les surfaces des deux cartes qui sont l’une contre l’autre car il n’y a pas d’air entre ces deux surfaces lisses (voir les remarques). Lorsque plusieurs cartes sont ainsi « collées » les unes aux autres, la pression atmosphérique n’agit que sur la face supérieure de la carte du haut et sur la face inférieure de la carte du bas en les pressant l’une contre l’autre et en emprisonnant au passage les cartes qui se trouvent « en sandwich » entre les deux cartes extrêmes et le poids d’une carte n’est pas suffisant pour les faire s’écarter et permettre à l’air de s’infiltrer. C’est aussi pour cette raison qu’il est indispensable de poser les cartes sur un support rugueux, faute de quoi elles restent « collées » sur le support.

Remarques

Même les cartes neuves ne sont pas parfaitement lisses. La force pressante effective qui « colle » une carte contre sa voisine est de ce fait inférieure à la valeur calculée dans le cas idéal (environ 500 N). Au bout d’un certain temps, les cartes se séparent car l’air arrive à s’introduire entre elles. On arrive à obtenir des forces pressantes nettement plus élevées en utilisant des objets dont la surface a été spécialement polie (par exemple des plaques de verre planes polies).

L’expérience « Un journal vraiment très lourd » se rapporte au même thème.

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