Canette renversée

Avez vous déjà vu une cannette inclinée à 45 degrés, qui reste en équilibre ? Et si celle-ci pouvez tourner sur elle-même, vous ne seriez pas surpris ? Ne maintenez pas le suspens plus longtemps, et regardez notre vidéo sans plus attendre !

Difficulté

Easy Facile

Durée

5 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Mécanique, Physique

équilibre, gravité Canette_renvers_e_magique.mp4

• Matériel et outils

Eau

L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.

Eau

Canette

Contenant métallique, de différentes formes, généralement contient de la boisson.

Canette

Étape 1 - Réunir le matériel

Pour réaliser cette expérience, il te faut :

- une canette vide

- de l'eau ou du sable ou de la semoule

Étape 2 - Réaliser la première manipulation

Essayer de faire tenir la canette sur son arête inférieure.

Que se passe-t-il ?

Étape 3 - Préparer l'expérience

Prends une canette et remplis-la d'eau, environ au tiers de son volume. Tu peux aussi le faire avec de la semoule, du sable ou de la farine, il faut juste que le matériau soit liquide ou composé de très petits grains.

Étape 4 - Réaliser l'expérience

Incline-la ensuite sur son arrête inférieure arrondie. Celle-ci doit alors rester en équilibre. Pousse enfin légèrement la partie supérieure de la canette pour qu'elle tourne sur elle même. Impressionnant, non ?

Étape 5 - Pour aller plus loin

Tu peux essayer avec différents niveaux dans la canette ou essayer de la remplir avec d'autres matériaux pour voir ce qui peut changer.

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Dans le premier cas, la canette ne tient pas sur son arrête. Avec l'eau, la canette reste en position, même lorsqu'on la fait tourner sur elle même. Son inclinaison par rapport à la table ne change pas.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

Le niveau d'eau doit être suffisant, mais pas trop important non plus, pour ne pas que la canette ne se renverse !

Explications

Si la canette est vide, on ne peut pas la faire tenir en position inclinée, elle tombe systématiquement. De même, lorsqu'elle est pleine. Le "truc" c'est de mettre la bonne quantité d'eau pour qu'il y ait autant d'eau de chaque côté de l'axe de rotation vertical qui passe par le point sur lequel la canette tient en équilibre. L'eau que l'on ajoute dans la canette est un poids. Pour que la canette tienne en équilibre il faut que ce poids soit également réparti, comme pour l'équilibre d'une balance, et c'est seulement à cette condition que le centre de gravité de la canette est situé sur l'axe de rotation vertical. Dès lors que le poids n'est pas également réparti, le centre de gravité de la canette n'est plus situé sur cet axe, et la canette tombe.

Plus d'explications

Si on en met trop peu, le poids de la canette (14,45g) joue. En effet, le poids de l'eau ne sera pas suffisant pour combler la différence de poids entre la partie basse de la canette en alu (à gauche de l'axe de rotation, ici), et la partie haute de la canette, plus grande, donc plus lourde (à droite de l'axe de rotation, ici). Si l'on met trop d'eau (par exemple si l'on remplit la canette aux deux tiers), puisqu'elle est inclinée à 45° et qu'elle est plus haute que large, il y aura plus d'eau dans la partie droite de la canette, que dans la partie gauche. C'est pourquoi dans ce cas, le centre de gravité de la canette se situe plus à droite de l'axe vertical de rotation, et elle ne peut pas tenir en équilibre. Le problème est dû à la forme de la canette. Enfin, si on la fait tourner trop brusquement, la canette se renverse, car une petite vague est créée, cela déplace le centre de gravité et casse l'équilibre dans lequel elle se trouvait.

Applications : dans la vie de tous les jours

Les objets qui nous entourent possèdent tous un centre de gravité (ou centre de masse). Pour les objets dits de révolution ou qui possèdent des plans de symétrie, ce point est facile a trouver, il s'agit du milieu de l'objet. Si ce centre de gravité se situe sur un axe vertical qui passe par le support sur lequel ils sont posés alors ils restent immobile dans leur position d'équilibre. Mais dès lors que cet axe ne passe plus par le support, c'est à dire que la majeure partie du poids de l'objet est "dans le vide", l'équilibre est instable et l'objet tombe. Tout est une histoire de répartition des poids !

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Éléments pédagogiques

Sources et ressources

http://perso.utinam.cnrs.fr/~cordier/index.php?pw=funny_physics

Dernière modification 10/06/2020 par user:Stéphanie BORRI.

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