Le ludion

Objectif

Faire monter et descendre un petit flacon pieuvre plongé dans une bouteille d'eau.

Mode opératoire

Le flacon pieuvre : Il faut uniquement faire un trou pas trop grand dans le bouchon du flacon ou bien laisser simplement le flacon ouvert. Si tu le veux, le décorer avec une jupe à frange découpée dans un sac plastique fixée avec un fil de nylon ou de la colle très forte et des yeux que tu réalise au blanco et marquer. Puis il faut l’alourdir avec une certaine quantité d’eau ou/et des plombs de pêche (sa masse avec son contenue doit être légèrement inférieure à la masse d'eau déplacée lorsqu'on le plonge). Remplis ta bouteille à ras bord avec de l'eau et lâches-y la pieuvre. Elle reste à la surface de l’eau.

Sans laisser de bulles d’air bouche la bouteille avec son bouchon si elle est en plastique ou avec un ballon de baudruche maintenu avec un élastique si elle est en verre. Appuie sur les parois ou sur le ballon et ta pieuvre va descendre. Relâche, elle remonte.

Explications: Vous venez de fabriquer un ludion qui est un jouet très ancien

L'eau contrairement à l'air est un fluide quasiment incompressible. Lorsque l'on appuie, l'eau à l'intérieur n'a plus assez de place et comme elle ne peut pas se compresser, elle va comprimer la réserve d'air (lui étant un gaz est compressible) qu'il y a en haut du ludion. L'eau a ainsi trouvé la place qui lui manquait.
Lorsque le ludion flotte, cela veut dire que son poids (qui le pousse vers le bas de la bouteille) est compensé par la poussée d'Archimède (qui le pousse vers le haut). L'intensité de la poussée d'Archimède est égale au poids du volume du liquide déplacé à cause de l'immersion de l'objet.
Lorsqu'on appuie, on a vu que la réserve d'air diminuait de volume. Par conséquent, la poussée d'Archimède va diminuer et ne pourra plus compenser le poids du ludion. Celui-ci coule alors vers le fond. Lorsqu'on relâche la pression, l'eau regagne sa place de départ, la réserve d'air se détend, l'intensité de la poussée d'Archimède augmente, le ludion remonte.

Prolongements

Les sous-marins fonctionnent de la même manière. Pour les faire plonger, on remplit de grands réservoirs à l'intérieur du sous marin appelés ballasts (on diminue donc le volume de la réserve d'air comme dans l'expérience). Puis, pour les faire remonter, on envoie de l'air comprimé dans les réservoirs, celui ci-chasse l'eau dans la mer (on augmente donc le volume de la réserve d'air).

Les poissons eux aussi utilisent ce principe pour rester entre deux eaux. L'augmentation de la pression en profondeur risque de faire diminuer leur volume et par conséquent la poussée d'Archimède, ce qui risquerait de les faire couler. Pour éviter ce phénomène, ils dépriment leur vessie natatoire, ce qui augmente le volume de l'air contenu à l’intérieur de celle-ci.

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