Un ballon à réaction

Le principe de la propulsion à réaction est ici illustré à l’aide d’un ballon de baudruche libre de se mouvoir le long d’un fil.Le ballon une fois gonflé et libéré peut parcourir plusieurs mètres le long du fil.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • un ballon de baudruche ;

  • une paille, la plus épaisse possible, longue et non coudée ou un troncon de tuyau fin et rigide;

  • du ruban adhésif ;

  • du fil de nylon ou de tergal pour la ficelle ;

  • accessoires : éventuellement une pince à linge.

Montage et réalisation

Prenons un petit tuyau en plastique rigide, d’environ 10 cm de longueur, et faisons passer dedans une longue ficelle d’une dizaine de mètres, que l’on tend ensuite entre deux supports fixes.

Fixons sur le tube un ballon de baudruche gonflé et fermé à l’aide d’une pince à linge.

Lorsqu’on enlève la pince, l’air s’échappe du ballon et celui-ci parcourt rapidement toute la longueur du fil tendu.

Il faut que le tuyau reste bien rectiligne lorsqu’il est collé sur le ballon : un tuyau courbé augmenterait les frottements sur le fil et la vitesse du ballon en serait diminuée.

Cette expérience très simple illustre le principe de la propulsion à réaction, utilisé dans les avions et les fusées, et qui est une conséquence de la conservation de la quantité de mouvement.

Explications

Le ballon a une quantité de mouvement nulle avant qu’on le lâche.

Lorsqu’on enlève la pince à linge, l’air qui est contenu dans le ballon sort en s’engouffrant par l’ouverture : cet air a donc une quantité de mouvement dirigée dans ce sens.

Comme le système (ballon rempli d’air) ne reçoit pas de quantité de mouvement de l’extérieur, sa quantité de mouvement globale se conserve, donc reste nulle.

C’est la raison pour laquelle le ballon et l’air qui est encore dedans acquièrent une quantité de mouvement opposée à celle de l’air qui s’échappe. Le ballon se déplace le long du fil dans le sens opposé à l’air qui s’échappe .

 

Remarques

Dès l’enfance on a expérimenté ce qui se passe lorsqu’on lâche par mégarde un ballon de baudruche gonflé. Il se déplace vite mais de façon incontrôlée. On apprécie bien mieux la grande vitesse du ballon si celui est guidé par un fil.

 

Références

Université en Ligne : Action et réaction

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