Michèle Weber (FNR) & Freelens TV

Vidéo de l’expérience

Compte tenu des risques (voir ci-dessous), il est recommandé de faire cette expérience en présence d'un adulte.

Principe

Tous les gaz se dilatent fortement sous l'effet de la chaleur. Lorsque le sac-poubelle est gonflé et que l'air continue à se dilater, il faut laisser l'air s'échapper. Le poids du sac rempli d'air chaud diminue globalement. Au quotidien, on dirait : « Le sac d'air chaud est plus léger que l'air ambiant plus froid. »

Le scientifique apporte une explication plus précise : « Le sac d'air chaud est plus léger qu'un volume identique d'air ambiant plus froid. », ou  : « Le sac d'air chaud est moins dense que l'air ambiant plus froid » (Densité = Masse/Volume).

Indéniablement, l'air ambiant plus dense circule le plus possible vers le bas et pousse le sac plus léger, rempli d'air chaud et moins dense, vers le haut.
Le philosophe grec Archimède a établi un principe fondamentalement valide pour tous les phénomènes naturels similaires, plus connu sous le nom de "Théorème d'Archimède": tout corps plongé dans un fluide (gaz) éprouve une poussée verticale, dirigée de bas en haut, égale au poids du fluide qu'il déplace et appliquée au centre de gravité du fluide (gaz) déplacé.

Dans notre cas, la poussée verticale du sac (= poids de volume identique sur l'air ambiant plus froid) est supérieure à son poids. Elle subit donc une poussée plus forte vers le haut que la force d'attraction gravitationnelle exercée par la terre.

Mises en garde

A exécuter de préférence à l'extérieur. Les bougies peuvent faire un trou dans le sac. Risque d'incendie en cas de sécheresse et de vent. Fixer et tenir le fil en nylon du ballon !

Astuces

Utilise un sac poubelle très léger (90L, 7-8 g). Pour gagner du temps, on peut réchauffer l'air à l'intérieur du ballon à l'aide d'un sèche-cheveux avant d'allumer les bougies.

Text: André Mousset (MNHN), Michèle Weber (FNR)
Video: Michèle Weber (FNR) & Freelens TV
Musik: Jean-Paul Bertemes (FNR)

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