Ce sont les forces d’adhésion entre l’eau et le carton qui assurent l’équilibre d’un morceau de carton.
Fiche d’accompagnement de l’expérience:
Matériel-
un verre ;
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un morceau de carton ;
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des allumettes ;
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accessoire : une paire de ciseaux.
Montage et réalisationDécouper une bande de carton de 10 cm de long et 2 cm de large. La plier deux fois à angle droit pour former une sorte de pelle ou de marche d’escalier (voir la photo). Placer ce carton en équilibre sur le bord d’un verre vide. Il faut que le carton bascule vers l’extérieur si l’on pose une allumette sur la partie qui dépasse du verre.
Enlever l’allumette pour rétablir l’équilibre. Verser de l’eau dans le verre jusqu’à ce que son niveau atteigne tout juste la parte inférieure du carton. L’équilibre n’est pas rompu lorsqu’on pose une allumette ou même plusieurs sur la partie du carton qui dépasse vers l’extérieur.
ExplicationsLe morceau de carton est un solide mobile autour d’un axe passant par le bord du verre.
Le carton seul est en équilibre dans le verre vide. Il bascule lorsqu’on pose une allumette sur la partie extérieure car alors le moment des forces qui s’exercent sur le solide n’est plus nul.
Lorsque le carton en contact avec l’eau est en équilibre alors que plusieurs allumettes sont posées à l’extérieur, c’est qu’il est soumis à deux forces dont les moments s’équilibrent : d’une part la force exercée par les allumettes dont l’effet est de le faire basculer vers l’extérieur, d’autre part une force due au contact avec l’eau et dont l’effet est de le faire basculer vers l’intérieur.
On met ainsi en évidence l’existence d’une force attractive entre l’eau et le carton (force d’adhésion).