Une balle de ping-pong récalcitrante

On montre le paradoxe aérodynamique sur l’exemple d’une balle de ping-pong qui reste dans un entonnoir alors qu’on tente de la faire sortir en soufflant.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • une balle de ping-pong

  • un entonnoir de petite taille si possible transparent (entonnoir de chimie en verre)

Montage et réalisation

Maintenir une balle de ping-pong dans le fond d’un entonnoir et souffler dans l’entonnoir.

La balle libérée ne sort pas de l’entonnoir même si l’on souffle très fort (voir la figure).

Si l’on souffle vraiment très fort, on peut même basculer l’entonnoir, ouverture vers le bas, sans que la balle s’échappe.

On peut aussi coiffer la balle avec l’entonnoir sur une table.

Lorsqu’on souffle, la balle est aspirée vers le haut et elle reste plaquée dans le fond de l’entonnoir.

Explications

Lorsqu’on souffle dans le tuyau d’évacuation de l’entonnoir, l’air traverse d’abord le tube étroit avant d’arriver dans la partie évasée.

On peut négliger la compression de l’air et donc écrire la conservation du débit pour prévoir que la vitesse d’écoulement de l’air est plus grande dans le tube d’évacuation que dans la partie évasée.

D’après le théorème de Bernoulli, il en résulte que la pression dans le tube est plus faible que dans la partie évasée. La balle reste dans l’entonnoir sous l’effet de la différence de pression.

Remarques

Pour une discussion sur la validité de l’utilisation du théorème de Bernoulli dans les gaz, voir l’expérience « La feuille qui ne veut pas décoller ».

Expériences analogues sur le même thème : expériences « Le carton qui plane » et « Un entonnoir soufflant pour aspirer ».

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