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Conseils pour la présentation de la leçon 2
«Ce n’est pas aussi facile à savoir que pour de l’eau ou des pierres.
Nous allons tâcher de le peser en faisant le vide dans un ballon.»
Si l’on place deux bouteilles identiques sur une balance et que l’on aspire l’air contenu dans l’une des deux bouteilles, de quel côté penchera la balance ?
Matériel
une balance Roberval
deux bouteilles identiques
deux bouchons
une pompe aspirante
1- La balance est équilibrée..., l’aiguille est exactement au milieu du cadran.
2- Faisons le vide dans la bouteille de droite.
3- La bouteille de gauche «pleine d’air» est plus lourde que la bouteille de droite «vidée de son air».
4- En retirant le bouchon de la bouteille «vidée de son air», l’air rentre dans la bouteille...
5- ... la balance retrouve son équilibre.
« Il faudra se rappeler que tandis qu’un litre d’eau pèse un kilogramme,
un litre d’air pèse 1, 3 grammes. »
On attirera l’attention des enfants sur le matériel utilisé pour cette présentation :
- une enceinte que l’on va partiellement vider de son air,
- une pompe à vide ; cette pompe est en quelque sorte l’inverse de la pompe à vélo : la pompe à vélo injecte de l’air dans la chambre à air de la roue, un clapet empêche l’air de ressortir ; la pompe à vide retire l’air qui se trouve dans l’enceinte, un clapet empêche l’air d’y entrer à nouveau.
Les enfants font le vide dans l’une des enceintes « au début c’est facile, après ça devient plus difficile » puis la placent sur un plateau de la balance. La balance est en déséquilibre : le plateau sur lequel se trouve l’enceinte « pleine d’air » descend vers le bas. L’enceinte « pleine d’air » est plus lourde que l’enceinte « vidée de son air ».
Les enfants ouvrent le bouchon de l’enceinte « vidée de son air », l’air y rentre « on l’entend comme quand on dégonfle un ballon », la balance retrouve son équilibre.
Pour tenter d’évaluer « ce que pèse l’air », on peut placer une cloche à vide dont le volume est estimé à 3 litres / 3 litres et demi sur une balance électronique ; la différence de poids entre la cloche pleine d’air et la cloche « vidée de son air » est d’environ 3 grammes ; 3 grammes pour 3 litres d’air soit environ 1 gramme par litre d’air. On se contentera, à ce niveau d’enseignement, de se souvenir qu’il y a un rapport 1000 entre le poids de l’air et le poids de l’eau.
À la fin de manipulation, l’attention des enfants est attirée sur le fait qu’il est impossible d’ouvrir l’enceinte « vidée de son air ». En effet, l’air appuie, il appuie de toutes parts sur tous les objets.
La leçon 3 va permettre d’explorer cette situation.
Le point de vue du scientifique
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