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Pouvez-vous retourner un verre plein, sans en perdre une goutte ? Avec un bouchon ? Non, avec une simple carte de visite et grâce à la pression atmosphériquepression atmosphérique.
Matériel à prévoir :
- un verre ;
- de l'eau ou, mieux, du vin ;
- une carte de visite plus large que le verre (ou une carte postale, ou un simple carré de papier).
Durée : 2 minutes.
Trucs pour ne pas rater l’expérience
Entraînez-vous avant de faire l'expérience devant vos amis. Remplissez le verre avec de l'eau ou du vin. Mouillez les bords du verre avant d'y poser la carte. Cette expérience fonctionne mal avec du champagne ou des boissons gazeuses.
Retournez assez rapidement le verre en maintenant la main à plat sur la carte pendant l'action. Retirez la main, par-dessous, sans faire de mouvement latéral qui pourrait faire glisser la carte.
Comment faire l'expérience ?
Une simple carte suffit pour faire tenir un liquide dans un verre la tête en bas. © Le Pommier
Comment ça marche ?
L'air au-dessus de notre tête s'étend sur plusieurs milliers de mètres. Cet air a un poids. Il exerce une pression autour de nous dans toutes les directions : c'est ce qu'on appelle la pression atmosphérique. L'air appuie sur notre corps et il appuie aussi sur la carte placée sous le verre. La pression atmosphérique exerce une force plus importante que le poids du liquide contenu dans le verre. Elle pousse la carte qui reste comme collée à la surface du liquide. Le verre ne se vide pas.
En savoir plus sur la pression atmosphérique
Le physicienphysicien italien Torricelli a mis en évidence la pression atmosphérique vers 1640. Il retourna un tube d'un mètre de hauteur (fermé dans la partie supérieure) rempli de mercure sur une cuve contenant également du mercure. Une partie du mercure du tube s'écoula dans la cuve, mais 76 centimètres restèrent dans le tube, car la pression de cette colonne de 76 centimètres de mercure était égale à la pression exercée par l'atmosphèreatmosphère sur le mercure de la cuve. Il avait inventé le baromètre, où la hauteur du mercure dans la colonne sert à mesurer la pression atmosphérique.
Il y a quelques années au Palais de la découverte, à Paris, on avait remplacé le mercure par de l'eau (de densité 1). La colonne d'eau dans le tube mesurait environ dix mètres de haut ! Dans notre expérience, si le verre était haut de dix mètres, alors l'eau coulerait, car le poids exercé par cette hauteur d'eau serait supérieur à la force exercée par la pression atmosphérique à la base du verre. Au niveau de la mer, la pression atmosphérique est en moyenne de 1.013 hectopascals, ce qui correspond environ à 1 kgkg/cm2.
Si la section correspondant à la surface de l'eau dans le verre mesure 15 cm2, la force exercée par la pression atmosphérique est de 15 kg, ce qui est très supérieur au poids de l'eau du verre. La pression atmosphérique varie avec l'altitude : en montagne, elle est moins forte, car l'épaisseur de l'atmosphère au-dessus est inférieure à celle du bord de mer. La pression atmosphérique diminue d'environ 10 % par kilomètre d'altitude au-dessus du niveau de la mer. Si l'on est à 2.000 mètres d'altitude, l'épaisseur de la couche atmosphérique située au-dessus de nous est réduite de 2.000 mètres. Sa pression passe de 1.013 hPa à 794 hPa ; à une altitude de 3.000 mètres, elle est de 700 hPa. À cette altitude, la pression atmosphérique reste cependant encore tout à fait suffisante pour faire l'expérience.
Jack Guichard explique et effectue l’expérience du verre renversé. Il pratique également une variante avec une bouteille et une passoire. © veillon1000, YouTube
Où l’observer ?
- Ouvrir un bocal de confiture ou de conserve en verre : on conserve souvent certaines denrées à l'abri de l'air ou avec très peu d'air dans des bocaux en verre fermés par un crochet métallique et un caoutchouccaoutchouc. Quand on détache le crochet qui ferme le bocal, ce dernier ne s'ouvre pas. Pourquoi ? Parce que le caoutchouc est collé ? Non ! Simplement parce que la pression atmosphérique est supérieure à la pression de l'air extrêmement faible sous le couvercle (puisqu'on y a fait un vide partiel), elle appuie donc très fort sur le couvercle. Pour ouvrir, il faut tirer sur la languette en caoutchouc pour laisser entrer de l'air à l'intérieur. On entend un « pschitt », qui est le bruit que fait l'air en entrant dans le bocal. Le couvercle se soulève alors tout seul. C'est la même chose pour les pots de bébé ou de confiture dont on peut écarter un peu le couvercle avec le dosdos d'une petite cuillère... On entend alors un petit « plop » quand l'air entre dans le pot.
- Les bouteilles et sachets en matière plastiquematière plastique en montagne : cet effet de la pression atmosphérique fait également gonfler, lorsqu'on est en montagne, les sachets de chips ou les bouteilles. Ils peuvent même parfois éclater lorsqu'on monte à plus de 3.000 mètres d'altitude. Inversement, si vous avez hermétiquement fermé une bouteille en plastique lorsque vous étiez en altitude, vous la trouverez toute contractée une fois redescendue.
- Vidanger des canalisationscanalisations : pour vidanger une canalisation ou un ballon d’eau chaude avant l'hiverhiver, il ne suffit pas d'ouvrir le robinet situé le plus bas sur l'installation. Il ne coule que quelques gouttes, car la pression atmosphérique retient l'eau comme dans le verre retourné. La vidange nécessite d'ouvrir un second robinet situé plus haut dans la maison, afin que la pression atmosphérique pousse l'eau du tuyau à vidanger et y fasse entrer l'air.
