Avec un CD usagé, un ballon de baudruche et un peu de matière pour adapter l’un sur l’autre (inutile de faire exactement comme nous, vous trouverez sans doute plus simple), on arrive à illustrer le fonctionnement des aéroglisseurs qui faisaient il n’y a pas si longtemps la traversée de la Manche.
Fiche d’accompagnement de l’expérience:
Matériel-
un CD ou d’un DVD
-
un petit cylindre d’aluminium percé
-
un morceau de tuyau de cuivre.
-
un ballon de baudruche
-
un bouchon de caoutchouc.
-
une pince à tuyau
Montage et réalisation|
Nous avons collé, au centre d’un CD ou d’un DVD, un petit cylindre d’aluminium percé dans lequel nous avons emmanché un morceau de tuyau de cuivre. |
Nous avons également placé l’extrémité d’un ballon de baudruche sur un bouchon de caoutchouc.
On a percé ce bouchon de part en part et placé dans le conduit une pince à tuyau qui permet de l’ouvrir ou de le fermer.
Le ballon est relié au dispositif en enfonçant le tuyau de cuivre dans le bouchon.
Le ballon est gonflé puis la pince est mise en position fermée.
Il reste alors en équilibre au-dessus du CD qui repose sur une table horizontale.
Ouvrons la pince pour que l’air contenu dans le ballon puisse s’échapper.
Donnons une impulsion au dispositif : celui-ci se déplace librement sur la surface de la table grâce au coussin d’air qui a été créé sous le CD par l’échappement de l’air contenu dans le ballon.
Explications
La première explication que l’on pourrait donner est que la section par où l’air s’échappe étant très faible, la vitesse de l’air y est très élevée et la pression inférieure à la pression atmosphérique. Le CD est alors poussé vers le haut par la pression atmosphérique qui s’exerce sur sa face inférieure.
Il est cependant montré, dans un article du Bulletin de l’Union des Physiciens, que le phénomène dominant dans la sustentation d’un mobile sur un plan horizontal est dû à la viscosité de l’air et non à des effets de poussée du jet d’air éjecté par la soufflerie du ballon de baudruche.
Cela paraît inattendu car l’air n’est pas très visqueux.
C’est le nombre de Reynolds qui permet d’évaluer l’importance des effets de viscosité qui est ici très inférieur à 1 dû à la très faible épaisseur du film d’air sous le CDROM.
Références« Sustentation d’un mobile autoporteur sur une table à coussin d’air ou heureusement que l’air est visqueux »
Luc Petit, Laboratoire d’Hydrodynamique de Mécanique physique
Bulletin de l’Union des Physiciens N°685 juin 1986